脫落酸在水稻抗褐飛虱中的功能及作用機制研究.pdf

1、褐飛虱Nilaparvata lugens St(a)l(Hemiptera: Delphacidae)，屬半翅目，飛虱科，是我國及東南亞國家水稻上的主要害蟲，對水稻生產(chǎn)形成嚴重威脅?；瘜W農(nóng)藥由于其經(jīng)濟、速效、易操作，目前仍是防治褐飛虱的主要手段。但褐飛虱抗性強，突變快，化學農(nóng)藥的大量使用不僅污染環(huán)境，而且極易誘導褐飛虱的再猖獗。因此提高水稻的抗蟲性成為控制褐飛虱為害和提高水稻生產(chǎn)最為經(jīng)濟、環(huán)保的途徑。
　　脫落酸(abscisi

2、c acid, ABA)作為一種脅迫型激素，在生物侵害早期誘導植物體產(chǎn)生防御反應，抵御生物的侵害。有研究顯示，ABA可以誘導植物形成胼胝質(zhì)產(chǎn)生物理性屏障抵御菌絲、病毒等生物的入侵。褐飛虱是一種刺吸式口器害蟲，在水稻葉鞘韌皮部吸取汁液威脅水稻，刺吸式口器的害蟲與咀嚼式口器的害蟲取食后產(chǎn)生的影響不同，僅對植物產(chǎn)生微弱的傷害，同病原菌及病毒對植物侵害產(chǎn)生相似的反應。到目前為止國內(nèi)外有關水稻抗褐飛虱機理中植物激素的研究均局限于赤霉素(gibbe

3、rellin，GA)、茉莉酸(jasmonic acid，JA)、水楊酸(salicylic acid，SA)、乙烯(ethylene，ET)等在抗蟲中的作用，完全忽視了褐飛虱侵入水稻早期在抗性中起重要作用的ABA的研究。因此研究ABA在水稻抗褐飛虱中的功能及作用機制對褐飛虱的綜合治理具有重要意義，也將為其它刺吸式害蟲的綜合治理提供參考。本文研究了外源ABA處理感蟲水稻品種TN1、中抗水稻品種IR42并接種褐飛虱后水稻抗蟲性及胼胝質(zhì)的變

4、化并初步探討了抗蟲性的機制。實驗結(jié)果表明如下:
　　1.外源ABA處理水稻并接種褐飛虱后對水稻抗蟲性的影響
　　褐飛虱取食后，水稻內(nèi)源ABA含量顯著上升，褐飛虱的取食誘導了水稻內(nèi)源ABA的合成。外源ABA處理后，對內(nèi)源ABA的含量也有影響，接蟲6h后，TN1、IR42內(nèi)源ABA含量均下降;而在接蟲12h后，TN1和IR42內(nèi)源ABA含量均有所上升，TN1內(nèi)源ABA含量隨外源ABA濃度的增加而上升，在外源ABA含量為40 mg

5、/L時，內(nèi)源ABA含量最高，為1.8μg/g，IR42隨外源ABA濃度的增加先上升后下降，在外源ABA濃度為10mg/L時，內(nèi)源ABA含量達到峰值，為1.9μg/g;而在接蟲24 h后，外源ABA對TN1和IR42內(nèi)源ABA含量的影響不大。
　　外源ABA處理并接種褐飛虱3齡若蟲后，TN1和IR42植株的植物功能損失指數(shù)顯著下降，水稻干物質(zhì)重與未經(jīng)處理的水稻植株相比顯著增加。不同抗性的水稻品種在抽穗期在褐飛虱為害后產(chǎn)量較對照銳減，

6、但隨ABA噴施的濃度增加，產(chǎn)量降幅減小，在ABA濃度為20 mg/L時，水稻的減產(chǎn)最少，較對照TN1、IR42降幅分別為34.65％和25.93％，表明ABA處理的水稻植株不適合褐飛虱取食，或ABA增加了水稻植株對褐飛虱的抗性，同時外施ABA能減少水稻的產(chǎn)量損失。
　　外源ABA處理對取食IR42的褐飛虱雌蟲產(chǎn)卵量有明顯的抑制作用，而對取食TN1的雌蟲需在ABA濃度較高時才有明顯抑制，相反，外源ABA處理對取食TN1的雌蟲的產(chǎn)卵期

7、抑制明顯，而對取食IR42的雌蟲需在ABA濃度較高時才有明顯抑制。褐飛虱取食ABA處理的水稻植株后，其產(chǎn)卵量、產(chǎn)卵期及雌蟲Nlvg基因的表達水平均受到抑制，表明外源ABA使用后降低了取食水稻的褐飛虱的繁殖力。
　　2.外源ABA處理并接種褐飛虱后對水稻胼胝質(zhì)含量及其酶基因表達的影響
　　不同品種的水稻植株在受到褐飛虱取食后胼胝質(zhì)含量不同，感蟲品種TN1胼胝質(zhì)含量高于中抗品種IR42，但在外源ABA處理后胼胝質(zhì)含量發(fā)生明顯變化

8、。IR42植株胼胝質(zhì)含量顯著上升，而TN1則無顯著差異。不同品種的水稻不同器官胼胝質(zhì)含量變化不同，和對照（未經(jīng)ABA處理）相比，TN1的根部和葉鞘胼胝質(zhì)含量沒有顯著的變化;IR42與對照相比，ABA(20和40 mg/L)處理并接種褐飛虱3齡若蟲的水稻，根部胼胝質(zhì)含量分別增加了100.3％和237.9％，而葉鞘胼胝質(zhì)含量分別增加了140.1％和147.1％。表明外源ABA能夠誘導抗蟲品種水稻胼胝質(zhì)含量的增加，且對葉鞘胼胝質(zhì)的誘導作用更明

9、顯，而外源ABA對感蟲品種胼胝質(zhì)含量影響不大。
　　胼胝質(zhì)基因包括10個合成酶基因(OsGSL1、OsGSL2、OsGSL3、OsGSL4、OsGSL5、OsGSL6、OsGSL7、OsGSL8、OsGSL9、OsGSL10),6個水解酶基因(Osg1、Gns2、Gns3、Gns4、Gns5、Gns6)。褐飛虱的取食對不同抗性水稻品種胼胝質(zhì)合成酶及水解酶基因的表達均有顯著影響。褐飛虱取食1d后，胼胝質(zhì)合成酶基因OsGSL1、OsG

10、SL7、OsGSL9、OsGSL10在TN1中表達水平較未接蟲處理顯著下降，而在IR42中顯著上升。水解酶基因Osg1在感蟲品種TN1中表達，而在中抗品種IR42中不表達，說明Osg1與水稻品種本身的抗性有關。外源ABA處理并接蟲后，兩水稻品種胼胝質(zhì)合成酶基因表達量較未噴ABA并接蟲的水稻增加，感蟲品種隨ABA濃度的增加胼胝質(zhì)合成酶表達呈下降趨勢，而抗蟲品種則相反，這可能是因為抗蟲品種能在褐飛虱取食后增加自身的胼胝質(zhì)表達，從而積累更多胼