探討溫度-二氧化碳上升與土壤因子影響水稻與瘤野螟間之交互作用

Abstract

隨著氣溫以及大氣二氧化碳濃度不斷上升，地球農業生態系統將遭受影響。水稻為亞洲主要的糧食作物。瘤野螟則為鱗翅目水稻害蟲，可藉由咬食及捲曲葉片造成水稻在分蘗盛期出現白葉，抽穗期時危害提供稻穗主要養分來源的劍葉導致產量嚴重損失。植物在生長時會同時遭受到生物及非生物逆境之限制，甚至有交感效應產生。因此，我們以生長箱模擬溫室效應的環境、以慣行與有機土分別種植，探討感蟲(台中在來一號，TN1)與抗蟲水稻(清流，Qingliu)的生長狀況，並測量其葉片SPAD 值、葉片硬度、葉片茸毛密度等外觀性狀以及抗生物性逆境相關賀爾蒙(JA、SA)之生合成基因表現量、抗蟲相關蛋白(PAL、POD、PPO)及酚類二次代謝物含量。藉由複因子統計分析方法，探討環境、土壤、品種及蟲害因子及其交感效應對於水稻葉部抗蟲相關性狀之影響，藉此預測未來水稻與害蟲之互動關係。實驗結果發現清流具有較高的茸毛密度、較低的葉綠素含量。在高溫與高二氧化碳(HCHT)環境下瘤野螟咬食1 天後，水稻葉POD 活性、OsAOS、OsCOI1 等基因活性於表現高與一般環境，而總酚含量低於一般環境。在品種方面，經瘤野螟咬食3 天後的PAL(有機土種植)、咬食1天後的PPO、POD、OsCOI1(HCHT)為清流高於台中在來1 號；在土壤方面則多受交感效應影響；經瘤野螟咬食1 天後水稻葉OsCOI1(HCHT)基因表現量與花青素(有機土種植)含量比起未受蟲咬的水稻處理高。昆蟲成蛾是影響下一代數量的關鍵，本實驗結果顯示於HCHT 下公成蛾於第二世代時體型較大；母成蛾則於第二、三世代體型較一般環境大。透過本研究可作為預測未來水稻與瘤野螟之間互動情形的參考依據。