小麥韌皮部抗蚜防衛(wèi)反應(yīng)與乙烯信號(hào)的調(diào)控作用.pdf

1、蚜蟲通過口針穿刺吸取植物韌皮部汁液，并且能夠迅速在植物上定殖繁殖，持續(xù)對(duì)植物造成危害。蚜蟲的取食與定殖激發(fā)植物多種激素信號(hào)通路，共同調(diào)控抗蚜防衛(wèi)反應(yīng)。在抗蚜蟲植物上，植物對(duì)蚜蟲抗性表現(xiàn)為減弱蚜蟲的取食偏好性和抑制蚜蟲的定殖能力。用水稻白葉枯病菌的harpin蛋白質(zhì)Hpa1對(duì)模式植物擬南芥進(jìn)行處理，可有效誘導(dǎo)抗蚜防衛(wèi)反應(yīng)。生物脅迫誘導(dǎo)型轉(zhuǎn)錄因子AtMYB44能與乙烯信號(hào)途徑的關(guān)鍵基因EIN2的啟動(dòng)子結(jié)合，當(dāng)harpin蛋白質(zhì)存在時(shí)，AtM

2、YB44的表達(dá)量和積累量增多，其與EIN2啟動(dòng)子的結(jié)合能力增強(qiáng)。蚜蟲的取食增強(qiáng)了乙烯信號(hào)通路，誘導(dǎo)激活乙烯信號(hào)通路下游的韌皮部防衛(wèi)反應(yīng)，導(dǎo)致蚜蟲在韌皮部的取食行為減弱，繁殖能力降低。Hpa1的功能片段為N-末端第10-42位氨基酸構(gòu)成的短肽鏈，具有增強(qiáng)子作用。利用植物轉(zhuǎn)基因技術(shù)，將Hpa1第10-42位氨基酸的編碼序列與AtMYB44的啟動(dòng)子序列片段44P2000共同轉(zhuǎn)入小麥的基因組中，獲得轉(zhuǎn)基因小麥可以被生物因子誘導(dǎo)表達(dá)Hpa110-

3、42。表達(dá)Hpa110-42的轉(zhuǎn)基因品系小麥同時(shí)表現(xiàn)出了生長表型和抗性表型兩方面的增強(qiáng)。本課題針對(duì)抗蚜轉(zhuǎn)基因小麥和麥長管蚜的互作關(guān)系，從信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的角度對(duì)小麥抗蚜蟲的作用方式和機(jī)制進(jìn)行了研究，探究了乙烯信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑對(duì)小麥抗蚜性的誘導(dǎo)調(diào)控作用。
　　1.轉(zhuǎn)基因小麥對(duì)麥長管蚜行為和性狀的影響
　　Hpa110-42轉(zhuǎn)基因小麥對(duì)麥長管蚜的抗性效果相當(dāng)于殺蟲劑吡蟲啉在普通小麥上對(duì)麥長管蚜的防治效果。麥長管蚜對(duì)轉(zhuǎn)基因小麥的取食偏好性和定

4、殖偏好性均弱于普通小麥品種。實(shí)驗(yàn)室內(nèi)對(duì)普通小麥和轉(zhuǎn)基因小麥進(jìn)行人工接種蚜蟲實(shí)驗(yàn)，轉(zhuǎn)基因小麥上麥長管蚜的定殖率和繁殖率都低于以普通小麥為食的對(duì)照組。以轉(zhuǎn)基因小麥為食的蚜蟲比對(duì)照組體重輕，各階段發(fā)育歷期均比對(duì)照組延長。利用電位刺吸圖譜方法對(duì)麥長管蚜的取食行為進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)蚜蟲在轉(zhuǎn)基因小麥韌皮部取食時(shí)間和頻次均減少，說明抗性作用發(fā)生于小麥韌皮部。
　　2.受乙烯調(diào)控的小麥韌皮部抗蚜蟲防衛(wèi)反應(yīng)
　　分子檢測證明Hpa110-42

5、在轉(zhuǎn)基因小麥中受到麥長管蚜侵染之后發(fā)生誘導(dǎo)表達(dá)，同時(shí)檢測到各個(gè)轉(zhuǎn)基因品系Hpa110-42的表達(dá)量存在差異。對(duì)小麥進(jìn)行蚜蟲侵染實(shí)驗(yàn)，小麥韌皮部防衛(wèi)在不同品系中表現(xiàn)出明顯差異。轉(zhuǎn)基因品系中胼胝質(zhì)沉積反應(yīng)和蛋白質(zhì)凝集反應(yīng)由于Hpa110-42的表達(dá)而被激活，顯微鏡觀察到小麥篩管分子內(nèi)生成大量沉積物堵塞了篩孔。對(duì)轉(zhuǎn)基因小麥防衛(wèi)應(yīng)答基因的表達(dá)水平進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)乙烯信號(hào)通路
　　標(biāo)志基因EIN2的表達(dá)量明顯上調(diào)。若使用乙烯受體抑制劑阻斷植物