【摘要】：水稻(Oryza sativa L.)是我國重要的糧食作物之一。褐飛虱(Nilaparvata lugens Stal,BPH)屬同翅目飛虱科(Homoptera:Delphacidae)昆蟲,是亞洲最主要的水稻害蟲,嚴(yán)重危害我國糧食安全。水稻是一種典型的喜硅(Silicon,Si)植物,水稻通過Lsil轉(zhuǎn)運蛋白可以主動吸收硅。硅被水稻吸收進入體內(nèi)之后對其抗性影響很大,其中在提高水稻抗蟲性方面的作用機理主要體現(xiàn)在兩個方面,一個是物理防御,另一個是化學(xué)防御。水楊酸(Salicylic acid,SA)是植物的一種內(nèi)源信號物質(zhì),SA參與植物很多生理生化反應(yīng),在植物對刺吸式口器害蟲的抗蟲反應(yīng)中起到關(guān)鍵作用。本文采用硅轉(zhuǎn)運蛋白突變體OsLsi1和相應(yīng)的大力野生型WT水稻材料,在水培條件下,通過加硅(+Si)和不加硅(-Si)、加水楊酸或不加水楊酸處理,研究硅與水楊酸信號途經(jīng)在水稻抗蟲中的協(xié)同效應(yīng);并從生理和分子層面,揭示硅提高水稻抗褐飛虱的機制。為農(nóng)業(yè)上施用硅肥提供理論依據(jù),從而減少化肥農(nóng)藥的使用,保障生態(tài)安全和糧食安全。主要研究結(jié)果如下:1.首先,施硅增加了水稻的株高,對根長影響不明顯;加硅促進水稻地上部物質(zhì)的積累,抑制水稻地下部物質(zhì)的積累;施硅顯著提高水稻莖稈的硅含量。說明施硅可以影響水稻的生長,改變水稻體內(nèi)物質(zhì)的分配。施硅明顯提高水稻對褐飛虱的抗性,施硅可以降低褐飛虱對宿主的選擇性,降低褐飛虱的蜜露量,對褐飛虱的產(chǎn)卵量以及孵化數(shù)都有明顯抑制,施硅還可以減少水稻植株上褐飛虱的存活數(shù),加硅水稻在褐飛虱為害后也表現(xiàn)出更強的活力。以上結(jié)果證明施硅可以提升水稻對褐飛虱的抗性。2.其次,通過生理生化分析發(fā)現(xiàn),施硅增強了水稻植株中超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化物酶(POD)、多酚氧化酶(PPO)三種氧化酶活性。一方面說明氧化酶系在刺吸式昆蟲誘導(dǎo)的植物防御反應(yīng)中具有重要作用,另一方也說明硅可以誘導(dǎo)水稻氧化酶系產(chǎn)生較大幅度的變化,幫助植物更快速響應(yīng)褐飛虱的侵染、識別ROS信號分子、激活相應(yīng)的防御系統(tǒng),從而提高抗蟲性。施硅還提高了苯丙氨酸解氨酶(PAL)的活性。然而,施硅處理水稻可溶性糖和氨基酸含量并沒有發(fā)生顯著改變,可能施硅未能通過改變水稻營養(yǎng)狀況而提升抗蟲能力。3.最后,SA處理與BPH蟲害均可以提升水稻體內(nèi)的硅含量,說明硅在水稻抵御害蟲脅迫時有重要的作用,并且SA與Si有密切關(guān)系。施硅可以誘導(dǎo)蟲害下水稻SA的升高,說明硅提高抗蟲性與SA途經(jīng)有關(guān),硅參與水稻抗蟲是通過影響SA信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑完成的,并再次證實Si與SA存在關(guān)聯(lián)。緊接著發(fā)現(xiàn)無論是加硅還是噴施SA都能降低褐飛虱取食量,既加硅又噴施SA的效果比單獨加硅與單獨噴施SA處理效果總和更好。更進一步證明Si還與SA互作,即互相協(xié)同抵御BPH為害。之后,發(fā)現(xiàn)在水稻蟲害之下SA合成途徑的關(guān)鍵基因OsICS1和OsPAL的表達量跟硅有關(guān),即加硅可以增強這兩個基因的表達量,驗證了蟲害下加硅水稻SA增量更大的事實。另外JA、ET途經(jīng)相關(guān)的基因表達量在褐飛虱脅迫下受硅影響不明顯,GA途經(jīng)的OsCPS1基因表達量受到了硅的影響,說明GA途經(jīng)可能也參與到硅抗蟲作用之中。可見,硅提升水稻抗蟲性不單單與SA有關(guān),與其它信號途經(jīng)可能也有關(guān)。除此之外,施硅可以誘導(dǎo)水稻抗褐飛虱基因BPH3的表達,說明硅可以調(diào)控水稻抗褐飛虱基因的表達抵御蟲害。
【學(xué)位授予單位】：福建農(nóng)林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：S435.11
【圖文】：

２．３．１施硅對水稻生長影響逡逑（１）施硅對水稻株高根長的影響逡逑從圖２－１可以看出，野生型（ＷＴ）加硅（＋Ｓｉ）處理的水稻株高最長，為逡逑５７．６邋ｃｍ，不加硅（－Ｓｉ）株高為５１＿７邋ｃｍ，就野生型而言，加硅后水稻株高平均逡逑局出５．９ｃｍ，且達到了顯著性差異。突變體水稻ｆｃＬｓｉｉ力Ｐ桂與不加桂培養(yǎng)株高逡逑差異很小，統(tǒng)計上無差異顯著性。同時，從水稻的根長可以看出，野生型（ＷＴ）逡逑加硅（＋Ｓｉ）處理的水稻根長比對照略短，甚至不如處理組的根長，但逡逑不存在統(tǒng)計學(xué)上的差異；加硅水稻與對照比，兩者根長不存在差異。說逡逑明加硅可以促進水稻株高的長度，但施硅對根長影響不明顯。逡逑８０邋－逡逑圇ＷＴ逡逑３邋ＷＴ＋Ｓｉ逡逑６０邋－邐＾邐ａ邐曰邋ＯｓＬｓｉｌ逡逑！邐ａ邋Ｔ邐＾邋ＯｓＬｓｉｌ＋Ｓｉ逡逑｜＿W ＿逡逑ｉｌｉｌ邐■■■逡逑株高邐根長逡逑Ｐｌａｎｔ邋ｈｅｉｇｈｔ邐Ｒｏｏｔ邋ｈｅｉｇｈｔ逡逑圖２－１施硅處理對水稻株高和根長的影響逡逑注：數(shù)據(jù)使用平均值土標(biāo)準(zhǔn)誤（ｎ＝１０），柱上的字母代表差異顯著性（ＰＣｆｔ仍0逡逑Ｆｉｇ．２－１邋Ｅｆｆｅ

２．３．１施硅對水稻生長影響逡逑（１）施硅對水稻株高根長的影響逡逑從圖２－１可以看出，野生型（ＷＴ）加硅（＋Ｓｉ）處理的水稻株高最長，為逡逑５７．６邋ｃｍ，不加硅（－Ｓｉ）株高為５１＿７邋ｃｍ，就野生型而言，加硅后水稻株高平均逡逑局出５．９ｃｍ，且達到了顯著性差異。突變體水稻ｆｃＬｓｉｉ力Ｐ桂與不加桂培養(yǎng)株高逡逑差異很小，統(tǒng)計上無差異顯著性。同時，從水稻的根長可以看出，野生型（ＷＴ）逡逑加硅（＋Ｓｉ）處理的水稻根長比對照略短，甚至不如處理組的根長，但逡逑不存在統(tǒng)計學(xué)上的差異；加硅水稻與對照比，兩者根長不存在差異。說逡逑明加硅可以促進水稻株高的長度，但施硅對根長影響不明顯。逡逑８０邋－逡逑圇ＷＴ逡逑３邋ＷＴ＋Ｓｉ逡逑６０邋－邐＾邐ａ邐曰邋ＯｓＬｓｉｌ逡逑！邐ａ邋Ｔ邐＾邋ＯｓＬｓｉｌ＋Ｓｉ逡逑｜＿W ＿逡逑ｉｌｉｌ邐■■■逡逑株高邐根長逡逑Ｐｌａｎｔ邋ｈｅｉｇｈｔ邐Ｒｏｏｔ邋ｈｅｉｇｈｔ逡逑圖２－１施硅處理對水稻株高和根長的影響逡逑注：數(shù)據(jù)使用平均值土標(biāo)準(zhǔn)誤（ｎ＝１０），柱上的字母代表差異顯著性（ＰＣｆｔ仍0逡逑Ｆｉｇ．２－１邋Ｅｆｆｅ

ｒｅｐｒｅｓｅｎｔｓ邋ｅｘｔｒｅｍｅｌｙ邋ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ邋ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ邋（邋Ｐ邋＜邋０．０１，ｎ＝１０邋）逡逑（２）加硅對褐飛虱取食量的影響逡逑由圖２－５可以看出，ＷＴ處理水稻上取食４８邋ｈ的褐飛虱蜜露量約為９．４逡逑ｃｍ２，邋ＷＴ＋Ｓｉ水稻上取食的蜜露量約為５．６邋ｃｍ２，兩個處理間褐飛虱蜜露量面積達逡逑到了顯著性水平。ＯｓＬ／７褐飛虱蜜露量約為丨２．１邋ｃｍ２，邋ＣＷ＾ｚ７＋Ｓｉ水稻上取食的逡逑褐飛虱蜜露量約為８．９邋ｃｍ２。兩個處理水稻褐飛虱蜜露面積在顯著差異。野生型逡逑加硅水稻比野生型水稻褐飛虱蜜露量減少了大概４０．７％，突變體加硅水稻比突逡逑變體水稻褐飛虱蜜露量減少２６％。由此可見，水稻加硅能顯著降低褐飛虱蜜露逡逑量

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7 ;我國科學(xué)家“解讀”水稻基因[J];發(fā)明與革新;2002年06期

8 錢前,滕勝,曾大力,華志華,黃大年;21世紀(jì)我國水稻基因工程的發(fā)展策略與重點領(lǐng)域[J];中國稻米;2001年05期

9 馮孝忠;;日本耗巨資研究水稻基因圖[J];種子世界;1991年12期

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4 楊芳;孫毅;黃壽光;陳旭君;;CRISPR/Cas9系統(tǒng)敲除水稻基因的研究[A];植物病理學(xué)研究進展——中國植物病理學(xué)會第十二屆青年學(xué)術(shù)研討會論文選編[C];2015年

5 陳石燕;王宗陽;;T-DNA介導(dǎo)的promoter trap系統(tǒng)[A];中國植物生理學(xué)會第九次全國會議論文摘要匯編[C];2004年

6 趙基洪;;水稻與菰屬間性狀轉(zhuǎn)移研究[A];新世紀(jì) 新機遇 新挑戰(zhàn)——知識創(chuàng)新和高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展（下冊）[C];2001年

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