《Journal of Stored Products Research》:Morphological and biochemical traits associated with resistance to groundnut bruchid,
Caryedon serratus (Olivier), in groundnut (
Arachis hypogaea L.)
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•二十四个花生基因型针对Caryedon serratus进行了筛选。•K-9 和 Lepakshi 表现出较低的易感性和储存损失。•荚壳厚度和酚类含量与宿主耐受性相关。•较高的酚类含量与豆象生长减少相关。•鉴定的性状为抗性育种提供了有用的标记。引言花生(Arachis hy
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二十四个花生基因型针对Caryedon serratus进行了筛选。
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K-9 和 Lepakshi 表现出较低的易感性和储存损失。
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荚壳厚度和酚类含量与宿主耐受性相关。
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较高的酚类含量与豆象生长减少相关。
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鉴定的性状为抗性育种提供了有用的标记。
引言
花生(Arachis hypogaea L.)是世界上最重要的油料作物和食用豆类作物之一,广泛种植于北纬 40 度和南纬 40 度之间的热带和亚热带地区。它种植于近 100 个国家,为数百万小农户提供食用油、蛋白质和收入的主要来源。亚洲和非洲共同贡献了全球大部分产量。预计 2025-26 年全球花生产量约为 5180 万吨,中国、印度和尼日利亚位居主要生产国前列(USDA-FAS,2025)。在印度,预计 2025–26 年花生产量将达到创纪录的 1307.4 万吨,相较于 2024-25 年的 1194.2 万吨,凸显了其对国家食用油行业和农业经济的持续重要性(印度政府,2026)。花生仁营养丰富,含油量 44–50%,蛋白质含量 22–30%,并含有可观量的矿物质,包括磷、钙、镁和钾,以及维生素 E、K 和 B,使其成为人类营养和牲畜饲料的重要组成部分(Dwivedi 和 Nigam,2003)。
尽管具有重要的经济价值,但在储存期间仍会发生相当大的采后损失,这是由于害虫、真菌污染和螨虫造成的,这降低了储存作物的数量和质量。在储存害虫中,花生象甲Caryedon serratus(Olivier)(鞘翅目:叶甲科:豆象亚科)被认为是亚洲和非洲储存花生最具破坏性的害虫(Sreedhar et al., 2020b)。这种害虫在豆象中是独特的,因为它的幼虫可以穿透完整的荚壳并在种仁内完成发育,导致储存期间严重受损(Aulakh et al., 2022)。最近的研究强调了在变化的储存环境下C. serratus分布的扩大和经济重要性的增加,强调其作为安全花生储存主要制约因素的重要性(Sharma et al., 2021)。
幼虫钻穿荚壁并以胚和子叶为食,导致种子质量广泛恶化。侵染降低了种仁重量、种子活力、发芽率、出油率和蛋白质含量,同时增加了游离脂肪酸水平,从而降低了产品的营养和商业价值(Sakhare et al., 2018)。根据基因型、储存时间和环境条件的不同,储存损失可能在 20% 到超过 60% 之间,而在长期储存下种仁损坏可能超过 80%(Shukhla and Rathore, 2007)。除了数量损失外,侵染还会通过昆虫排泄物、蜕皮和虫粪污染不利影响种子质量,使产品不适合用作种子、消费和出口(Mishra et al., 2011; Sharma et al., 2021)。
化学杀虫剂和熏蒸剂仍然是保护储存花生的主要手段。然而,它们的滥用在重复使用导致杀虫剂抗性的产生、食品中的农药残留、环境污染以及公众对食品安全日益增长的担忧(Nayak et al., 2020; Arthur et al., 2022)。此外,花生等富含油脂的商品很容易吸收脂溶性农药残留,使得化学保护不太适合长期储存。尽管包括气密封存、控制气氛、生物防治和物理处理在内的几种非化学方法已被研究,但它们在多样化储存条件下的有效性仍然参差不齐(Aulakh et al., 2022; Arthur et al., 2022)。因此,宿主植物抗性已成为最小化储存损失的最经济、环境友好和可持续的策略之一。
宿主植物抗性通过忌避性、抗生性和耐抗性机制介导,固有的形态和生化特性影响昆虫宿主选择、取食行为、发育、生存和繁殖(Painter, 1951; Smith, 2005)。在花生中,荚壳厚度、壳硬度、荚壳网状纹理、种皮质地、种仁大小和种皮完整性等形态性状充当防止幼虫穿透的物理屏障。同样,总酚类、单宁、类黄酮、蛋白质、糖类、脂肪酸和抗氧化剂等生化成分通过影响消化性、营养适宜性和代谢过程影响昆虫生长和发育(Kavi Kishor et al., 2021; Sharma et al., 2021)。据报道,花生基因型在这些抗性相关性状上存在相当大的遗传变异,表明在育种计划中利用宿主植物抗性存在巨大机遇。
尽管几项研究独立评估了影响储存昆虫抗性的形态或生化因素,但关于与Caryedon serratus侵染相关的整合这两类性状的综合信息仍然有限。鉴定可靠的抗性相关特征将有助于快速筛选种质资源,并能够开发对储存害虫具有持久抗性且减少对合成农药依赖的花生品种。因此,本调查旨在评估多样化花生基因型中与Caryedon serratus耐受性相关的形态和生化性状,并确定可在今后花生改良计划中有效利用的关键抗性属性。
章节片段
昆虫培养
花生象甲Caryedon serratus(Olivier)(鞘翅目:叶甲科)的初始种群收集自储存仓库,并在印度安得拉邦巴帕塔拉农业学院昆虫学实验室进行培养。用于大规模繁殖的花生荚(品种 VEMANA)通过磷化铝熏蒸进行消毒,每吨三片,为期 10 天,以消除昆虫和螨虫侵染,随后进行彻底通风以去除磷化氢残留。大约
花生基因型针对Caryedon serratus的筛选
在二十四个花生基因型中,Caryedon serratus的所有生物学参数均观察到显著差异,包括产卵、成虫羽化、成虫羽化率、平均发育期、生长指数、易感性指数、荚壳损伤和重量损失(表 1,表 2)。
花生基因型对Caryedon serratus易感性的变异
本研究表明,评估的花生基因型对Caryedon serratus的反应存在显著变异,表明宿主植物特性在决定昆虫偏好、发育和随后的储存损失方面发挥着重要作用。尽管没有任何基因型表现出完全抗性,但 K-9 和 Lepakshi 始终记录到较低的产卵量、减少的成虫羽化、延长的发育期、较低的易感性指数和减少的荚壳
结论
本研究表明花生基因型对Caryedon serratus的易感性存在显著变异,凸显了宿主植物性状在赋予耐受性方面的重要性。基因型 K-9 和 Lepakshi 表现出相对较低的侵染率和储存损失,这与较厚的荚壳、较低的可溶性糖含量和较高的酚类浓度相关。这些性状可作为抗性育种计划中有用的选择标准。纳入
CRediT 作者贡献声明
M. Gagan Kumar: 撰写 – 原稿,方法论,调查,形式分析,数据整理,概念化。T. Madhumathi: 撰写 – 审阅与编辑,验证,监督,资源,项目管理,形式分析,数据整理,概念化。M. Sesha Mahalakshmi: 撰写 – 审阅与编辑,监督,资源。Madhavi Bindu: 撰写 – 审阅与编辑,监督,资源。
出版同意
所有作者均已阅读并批准最终手稿版本,并同意其出版。
资金
本研究未收到公共、商业或非营利部门资助机构的任何特定赠款。
利益冲突声明
作者声明,他们没有已知的竞争经济利益或个人关系,这些利益或关系似乎会影响本论文中报告的工作。
6.8 致谢
作者衷心感谢印度安得拉邦阿查亚·N.G. 兰加农业大学(ANGRAU)昆虫学系提供的实验室设施、实验材料和进行本研究所需的技术支持。
M. Gagan Kumar|T. Madhumathi|M. Sesha Mahalakshmi|Madhavi Bindu