【摘要】：在遭受植食性昆蟲攻擊時,植物能識別植食性昆蟲相關(guān)分子模式,并由此激活防御相關(guān)的信號轉(zhuǎn)導途徑,最后產(chǎn)生特異性的防御反應(yīng)。在這一過程中,不同植食性昆蟲為害所激活的特異性防御相關(guān)信號轉(zhuǎn)導途徑在調(diào)控植物誘導防御反應(yīng)中發(fā)揮著重要作用。因此,了解一種植食性昆蟲所激活的植物防御相關(guān)信號轉(zhuǎn)導途徑,是揭示這種植食性昆蟲誘導的植物防御反應(yīng)機理的基本前提。褐飛虱(Nilaparvata lugens,rice brown planthopper,BPH)是危害水稻(Oryza sativa)的最重要害蟲之一。盡管已有研究表明,BPH為害能誘導水稻中茉莉酸(jsamonic acid,JA)、茉莉酸-異亮氨酸(jasmonicacid-isoleucine,JA-Ile)、水楊酸(salicylic acid,SA)、乙烯和過氧化氫等含量發(fā)生變化,并由此產(chǎn)生特定的防御反應(yīng),但仍有很多情況是未知的。如BPH取食與產(chǎn)卵是否能同時激活鈣離子(Ca2+)信號?BPH為害除了對防御相關(guān)信號分子合成有影響外,是否對其下游的信號轉(zhuǎn)導有影響?等等。為此,本文以水稻和BPH為對象,探究了 Ca2+信號與BPH誘導的水稻防御反應(yīng)的關(guān)系,并分析了 BPH為害對水稻防御相關(guān)信號途徑下游元件的影響以及褐飛虱誘導防御反應(yīng)的其他一些特征。取得了以下研究結(jié)果:BPH取食和產(chǎn)卵為害,都能在早期誘導水稻局部Ca2+驟升,但單純的機械損傷不能誘導損傷部位產(chǎn)生Ca2+內(nèi)流。同時,BPH產(chǎn)卵為害能顯著誘導鈣感知蛋白CDPKs和CMLs基因轉(zhuǎn)錄水平上升。水稻中下調(diào)OsMPK3不影響B(tài)PH為害誘導的水稻葉鞘局部Ca2+信號,但下調(diào)OsMPK6的水稻對BPH取食和產(chǎn)卵誘導的Ca2+信號都產(chǎn)生了抑制作用。上述結(jié)果表明,BPH取食和產(chǎn)卵能特異性的誘導水稻Ca2+信號的產(chǎn)生,并且Ca2+信號的轉(zhuǎn)導可能與促細胞分裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase,MAPK)信號級聯(lián)途徑有關(guān),其中 OsMPK6起到了正調(diào)控的作用。BPH產(chǎn)卵能夠顯著誘導JA、SA、ET等水稻防御相關(guān)的信號分子合成基因及大多數(shù)下游的響應(yīng)基因轉(zhuǎn)錄水平上調(diào),JA響應(yīng)基因OsJWRKY26、OsJAMyb、OsJAZ8及OsPR10a轉(zhuǎn)錄水平表現(xiàn)出顯著上調(diào)的趨勢,ET響應(yīng)基因OsPR3轉(zhuǎn)錄水平在整個產(chǎn)卵期間持續(xù)顯著上調(diào),SA響應(yīng)基因OsPR1a、OsWRKY45和OsWRKY62的轉(zhuǎn)錄水平與對照相比也都在早期被顯著誘導上調(diào)。JA典型標記基因Os VSP2,SA響應(yīng)基因OsPR2的轉(zhuǎn)錄水平在本實驗中沒有被BPH產(chǎn)卵誘導上調(diào),說明這些基因不響應(yīng)BPH產(chǎn)卵誘導的JA或SA信號。BPH在整個取食為害期間沒有誘導信號分子合成相關(guān)基因的表達,部分信號分子響應(yīng)基因如OsJAMyb、OsWRKY62、OsWRKY45、OsPR4和OsPR3的轉(zhuǎn)錄水平均只在12h時被取食誘導上調(diào),其余時間點則與對照無顯著差異。上述結(jié)果表明,BPH產(chǎn)卵能特異性的激活水稻JA、SA和ET等防御相關(guān)信號途徑,而BPH取食只能輕微的誘導水稻防御反應(yīng)。通過分析相關(guān)信號分子響應(yīng)基因轉(zhuǎn)錄水平的變化發(fā)現(xiàn),BPH產(chǎn)卵為害能誘導水稻產(chǎn)生系統(tǒng)防御信號;JA和ET信號通路還會受到三齡若蟲與產(chǎn)卵雌成蟲為害順序的影響;OsMPK3/OsMPK6可能負調(diào)控了 BPH產(chǎn)卵誘導的水稻JA和SA信號通路。
【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：S435.112.3
【圖文】：

位進行鈣離子熒光半定量分析，發(fā)現(xiàn)為害部位周圍胞內(nèi)Ｃａ２＋濃度會被ＢＰＨ取食邐．逡逑早期強烈誘導上升，接著濃度呈下降趨勢，說明在后期Ｃａ２＋出現(xiàn)了外流（圖２．１Ａ，逡逑Ｂ）。實驗結(jié)果表明ＢＰＨ取食為害確實能在早期快速地誘導水稻Ｃａ２＋信號產(chǎn)生。逡逑我們?yōu)榱颂骄坎煌l(fā)育階段的ＢＰＨ取食為害對水稻Ｃａ２＋信號的誘導情況，本文逡逑還測定了邋２個不同蟲態(tài)的ＢＰＨ取食處理后水稻葉鞘胞內(nèi)Ｃａ２＋濃度變化情況。分逡逑別用三齡若蟲（Ｎ）、初羽化雌成蟲（ＰＦ）為害水稻葉鞘３０ｍｍ后進行Ｃａ２＋濃度逡逑分析測定，發(fā)現(xiàn)三齡若蟲和初羽化雌成蟲誘導Ｃａ２＋內(nèi)流的程度沒有差異（圖２．１Ｃ）。逡逑（Ａ）逡逑Ｏｍｉｎ邐２０ｍｉｎ邐５０ｍｉｎ邐４ｈ邐６ｈ逡逑｜＿W＿＿逡逑（Ｂ）邐（Ｃ）邐．逡逑．｜＊０．０３２邐０＇０４＂逡逑１邋０．０２４邋■邋ＪＬ邋１，邋ａｂ邋ａ邐１．０．０３、－＇邋ｉ邐［—■—逡逑５邋０．０１６－邋Ｉ邐ｎ邋ｈ邐ｎ邐！邋０．０２－逡逑ｓ邐ｎ邐＾逡逑媝邋｜邐｜邋匪逡逑：：？：Ｋ邐ｐＨ逡逑ｏ邋Ｊ－Ｕ－ｉ￣Ｕ－Ｊ￣Ｕ－ｉ￣Ｕ－ｌ￣Ｕ－ｉ－，邐0Ｊ邋￣邐＿邐１逡逑０邐２０邋５０邋２４０邋３６０邐Ｎ邐ＰＦ逡逑Ｒｅｃｏｖｅｒｙ邋ｔｉｍｅ（ｍｍ）邐Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ逡逑圖２．１邋ＢＰ

工針刺來處理水稻葉挿，發(fā)現(xiàn)在Ｏｍｉｎ、ｌＯｍｉｎ、３０ｍｉｎ、６０ｍｉｎ均未檢測到損傷逡逑部位的Ｃａ２＋熒光信號，說明單純地機械損傷處理并不能誘導水稻葉鞘Ｃａ２＋內(nèi)流，逡逑因而未誘導水稻的Ｃａ２＋信號產(chǎn)生（圖２．３）。逡逑Ｏｍｉｎ邐ｌＯｍｉｎ邐３０ｍｉｎ邐６０ｍｉｎ逡逑圖２．３機械損傷后不同恢復(fù)時間水稻葉鞘胞內(nèi)Ｃａ２＋濃度交化情況逡逑Ｆｉｇ．２．３邋Ｔｈｅ邋ｃｈａｎｇｅ邋ｏｆ邋［Ｃａ２＋ｌ0ｉ邋ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ邋ｉｎ邋ｌｅａｆ邋ｓｈｅａｔｈｅｓ邋ｏｆ邋ｒｉｃｅ邋ｏｎ邋ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ逡逑ｒｅｃｏｖｅｒｙ邋ｔｉｍｅ邋ａｆｔｅｒ邋ｍｅｃｈａｎｉｃ＾Ｕ邋ｗｏｕｎｄｉｎｇ逡逑２．２．２邋ＢＰＨ產(chǎn)卵為害對水稻鈣感知蛋白基因轉(zhuǎn)錄水平的影響逡逑在楦物中，胞質(zhì)內(nèi)Ｃａ２＋濃度的瞬間增加能夠激活鈣感知蛋白從而啟動下游信逡逑號事件

工針刺來處理水稻葉挿，發(fā)現(xiàn)在Ｏｍｉｎ、ｌＯｍｉｎ、３０ｍｉｎ、６０ｍｉｎ均未檢測到損傷逡逑部位的Ｃａ２＋熒光信號，說明單純地機械損傷處理并不能誘導水稻葉鞘Ｃａ２＋內(nèi)流，逡逑因而未誘導水稻的Ｃａ２＋信號產(chǎn)生（圖２．３）。逡逑Ｏｍｉｎ邐ｌＯｍｉｎ邐３０ｍｉｎ邐６０ｍｉｎ逡逑圖２．３機械損傷后不同恢復(fù)時間水稻葉鞘胞內(nèi)Ｃａ２＋濃度交化情況逡逑Ｆｉｇ．２．３邋Ｔｈｅ邋ｃｈａｎｇｅ邋ｏｆ邋［Ｃａ２＋ｌ0ｉ邋ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ邋ｉｎ邋ｌｅａｆ邋ｓｈｅａｔｈｅｓ邋ｏｆ邋ｒｉｃｅ邋ｏｎ邋ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ逡逑ｒｅｃｏｖｅｒｙ邋ｔｉｍｅ邋ａｆｔｅｒ邋ｍｅｃｈａｎｉｃ＾Ｕ邋ｗｏｕｎｄｉｎｇ逡逑２．２．２邋ＢＰＨ產(chǎn)卵為害對水稻鈣感知蛋白基因轉(zhuǎn)錄水平的影響逡逑在楦物中，胞質(zhì)內(nèi)Ｃａ２＋濃度的瞬間增加能夠激活鈣感知蛋白從而啟動下游信逡逑號事件

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本文編號：2750140