在自然界中,植物常常面臨多種植食者的同時進(jìn)攻,為了應(yīng)對不同取食方式的植食者,植物會激活不同的防御反應(yīng)。茉莉酸、水楊酸和乙烯信號路徑是目前已知的植物體調(diào)控自身防御反應(yīng)的三個重要信號路徑,而這些信號路徑間的交互作用,被認(rèn)為是植物精確調(diào)控防御反應(yīng),提高其適應(yīng)性的重要表現(xiàn)。但是最近一些研究表明,植食者能夠利用植物體內(nèi)不同信號路徑間的交互作用,直接或間接干擾植物有效防御信號路徑的激活,達(dá)到抑制植物防御反應(yīng)的目的,這是植食性昆蟲反防御策略之一。煙粉虱是近年來快速入侵我國的重要農(nóng)業(yè)害蟲。以往的研究表明,煙粉虱同樣具有反防御策略。其表現(xiàn)為:煙粉虱取食能夠顯著誘導(dǎo)寄主植物,如利馬豆和擬南芥,體內(nèi)的水楊酸防御反應(yīng);同時抑制與抗蟲相關(guān)的茉莉酸防御反應(yīng)。通過這種反防御策略,煙粉虱不僅發(fā)育速度變快,而且后代存活率顯著提高。雖然有關(guān)寄主植物應(yīng)對煙粉虱取食的生理、生化及分子機(jī)理的研究近年已取得長足進(jìn)展,但是關(guān)于煙粉虱如何抑制寄主植物防御反應(yīng)內(nèi)在機(jī)制的研究仍處于推論階段,尚缺乏結(jié)論性試驗(yàn)證據(jù)。本文以煙粉虱及其田間寄主植物番茄作為研究對象,詳細(xì)分析番茄應(yīng)對煙粉虱取食后其防御反應(yīng)的動態(tài)變化;同時利用番茄不同信號路徑的突變體,結(jié)合室內(nèi)及田間試驗(yàn),深入分析茉莉酸防御反應(yīng)在番茄防御煙粉虱中的作用,初步探討了茉莉酸-水楊酸信號間互作在煙粉虱反防御過程中的作用。研究結(jié)果如下:1.茉莉酸防御反應(yīng)在番茄防衛(wèi)煙粉虱中的作用對比分析野生型植株(CM)、茉莉酸沉默突變體(def-1和Spr-2)、及茉莉酸過量表達(dá)體植株(35S)上煙粉虱若蟲的發(fā)育速率及成蟲的產(chǎn)卵量及存活率。研究結(jié)果表明:與野生型植株相比,煙粉虱成蟲在def-1、Spr-2和35S植株上的產(chǎn)卵量及存活率并無顯著變化;但是,與野生型植株相比,煙粉虱若蟲def-1和Spr-2植株上的發(fā)育速率顯著加快,而在35S植株上的發(fā)育速率則顯著變慢。田間情況下,與野生型植株相比,煙粉虱若蟲在def-1植株上的發(fā)育速率顯著加快,而在35S植株上的發(fā)育速率則顯著變慢,在Spr-2植株上的發(fā)育速率無顯著變化。另外,我們分別利用外源植物激素茉莉酸和水楊酸溶液噴灑處理健康植株,誘導(dǎo)其產(chǎn)生相應(yīng)的防御反應(yīng),然后測定若蟲的發(fā)育速率。與對照植株相比,外源茉莉酸處理植株上煙粉虱若蟲的發(fā)育速率明顯變慢;而外源水楊酸處理植株上若蟲發(fā)育速率并無顯著變化。綜合分析以上的生測試驗(yàn)結(jié)果,我們認(rèn)為茉莉酸信號路徑調(diào)控的防御反應(yīng)在番茄防御煙粉虱若蟲發(fā)育中起關(guān)鍵作用,但對其成蟲發(fā)育則無顯著作用。2.煙粉虱誘導(dǎo)番茄體內(nèi)茉莉酸、水楊酸防御反應(yīng)變化對比分析了煙粉虱取食前后,野生型植株(MM)內(nèi)源植物激素茉莉酸和水楊酸的動態(tài)變化。研究結(jié)果表明,與健康番茄植株相比,煙粉虱取食之后番茄植株體內(nèi)的茉莉酸累積量先上升,且在取食后12h出現(xiàn)最高峰,隨后隨著取食時間的延長逐漸降低,并恢復(fù)到對照水平;而水楊酸的累積量則隨著煙粉虱取食時間的延長不斷的增加。另外,我們還測定了茉莉酸信號路徑上三個防御基因(Lox-D、PI-I、PI-II)的表達(dá)情況,研究結(jié)果表明,上游基因Lox-D在煙粉虱取食12h前其表達(dá)量顯著增加,但隨著煙粉虱取食時間的延長,其表達(dá)量逐漸降低;同樣下游防御基因PI-I和PI-II分別在煙粉虱為害12、48h前其表達(dá)量均顯著增強(qiáng),但隨著取食時間延長,其表達(dá)量逐漸降低,并恢復(fù)到對照水平。植物激素及基因表達(dá)的結(jié)果表明,煙粉虱為害番茄后,主要誘導(dǎo)水楊酸防御反應(yīng),同時抑制茉莉酸防御反應(yīng)。3.水楊酸信號路徑在煙粉虱反防御過程中的作用田間情況下,對比分析野生型植株(MM)和水楊酸沉默突變體(Nah G)上煙粉虱若蟲的發(fā)育速率。研究結(jié)果表明,與野生型植株相比,煙粉虱若蟲在Nah G植株上的發(fā)育速率顯著變慢。同時我們還測定了田間條件下煙粉虱為害MM和Nah G后茉莉酸和水楊酸的動態(tài)變化。結(jié)果表明,煙粉虱取食后MM植株體內(nèi)水楊酸含量顯著增加,但茉莉酸含量顯著降低,這與室內(nèi)的結(jié)果一致;但是當(dāng)水楊酸信號路徑被沉默時,煙粉虱能夠誘導(dǎo)Nah G植株體內(nèi)茉莉酸顯著增加。行為生測及植物激素結(jié)果說明,煙粉虱激活的水楊酸信號路徑在抑制寄主植物番茄茉莉酸防御反應(yīng)中起重要作用。
【學(xué)位單位】：中國計量大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2017
【中圖分類】：S436.412
【部分圖文】：

微蟲籠

不同番茄植株上煙粉虱成蟲產(chǎn)卵量注：比較不同番茄植株上煙粉虱成蟲產(chǎn)卵量的差異，Y軸代表每雌每天的平均產(chǎn)卵數(shù)目，

28圖 3.2 不同番茄植株上煙粉虱成蟲存活率比較不同番茄植株上煙粉虱成蟲存活率的差異，Y 軸代表成蟲的存活率，虱取食的時間，分別為 7 天、10 天和 14 天。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2815875