亞洲玉米螟取食玉米產(chǎn)生的誘導(dǎo)抗性機(jī)制研究.pdf

1、亞洲玉米螟（以下簡(jiǎn)稱“玉米螟”），Ostrinia furnacalis(Guenée)，屬鱗翅目草螟科(Lepidoptera:Crambidae)，是我國(guó)玉米上的主要害蟲(chóng)。研究玉米的誘導(dǎo)抗性有助于為玉米螟的綜合防治提供重要思路。本研究首先評(píng)價(jià)了玉米螟為害誘導(dǎo)的玉米抗性對(duì)玉米螟生長(zhǎng)發(fā)育的影響，然后研究了玉米螟為害不同時(shí)間后的玉米基因和關(guān)鍵代謝物的變化，以期揭示玉米螟為害誘導(dǎo)的玉米抗性對(duì)玉米螟的防御機(jī)制。
　　本研究首先評(píng)價(jià)了玉米

2、品種京科968受玉米螟取食不同時(shí)間后的誘導(dǎo)抗性水平。取食選擇性試驗(yàn)結(jié)果顯示玉米螟對(duì)蟲(chóng)害誘導(dǎo)8、12、24、48和72 h后玉米葉片的取食量顯著低于對(duì)照，分別減少41％、48％、74％、60％和61.5％。短期飼喂試驗(yàn)結(jié)果表明:與對(duì)照相比，飼喂玉米螟誘導(dǎo)24 h玉米葉片的玉米螟幼蟲(chóng)的毛轉(zhuǎn)化率、相對(duì)生長(zhǎng)率和蟲(chóng)重增加值均顯著降低，而相對(duì)消耗率和日取食量均顯著增加。生命表試驗(yàn)結(jié)果顯示取食玉米螟誘導(dǎo)24h玉米葉片的玉米螟幼蟲(chóng)的卵到幼蟲(chóng)期、1-2齡

3、期、5齡期、蛹期、總產(chǎn)卵前期和平均世代周期均顯著長(zhǎng)于對(duì)照，內(nèi)稟增長(zhǎng)率、凈增殖率和周限增長(zhǎng)率顯著低于對(duì)照。
　　利用RNA-Seq揭示玉米螟誘導(dǎo)抗性的分子機(jī)理。結(jié)果顯示玉米螟取食2、4、12和24h誘導(dǎo)的上（下）調(diào)基因分別為4123(2645)、5121(3915)、5705(4488)和5637(4396)個(gè)。差異表達(dá)基因參與苯并嗯唑嗪酮類物質(zhì)(Bxs)合成、植物與病原菌互作、植物激素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、苯丙氨酸代謝、萜類化合物合成等多條與

4、植物抗病蟲(chóng)相關(guān)的代謝途徑。萜烯類物質(zhì)合成相關(guān)基因(TPS1、TPS2、TPS3、TPS6、TPS8、TPS10、TPS23和TPS26)、茉莉酸合成相關(guān)基因(AOC、AOC4、 AOS1、 LOX1、LOX5、LOX9、LOX11、OPR1、OPR7和OPR8)以及Bxs合成相關(guān)基因(Bx1、Bx2、Bx3、Bx4、Bx5、Bx6、Bx7、Bx8、Bx9、Bx10、Bx11、Bx12、Bx13和Bx14)的表達(dá)量在玉米螟取食誘導(dǎo)后都顯著

5、上調(diào)。在玉米螟取食誘導(dǎo)過(guò)程中持續(xù)強(qiáng)烈響應(yīng)的基因有葉綠體多酚氧化酶基因(PPO1)、機(jī)械損傷誘導(dǎo)蛋白1基因（wip1）、Bowman-Birk型機(jī)械損傷誘導(dǎo)蛋白酶抑制劑基因（WIP1）、單萜合成酶基因(TPS26)、萜類合成酶8基因(TPS8)、萜類合成酶2基因(TPS2)、石竹烯合酶基因（TPS23）、法尼烯合酶基因(TPS10)、脂氧合酶5基因（LOX5）和過(guò)氧化酶基因(POX12)、乙烯合成途徑中ACC氧化酶基因(ACO)、乙烯合成

6、相關(guān)的轉(zhuǎn)錄因子(ABR1)以及氧甲基轉(zhuǎn)移酶基因(Bx10、Bx11、Bx12和Bx14);早期響應(yīng)的基因有反式肉桂酸-4-單氧酶基因(C4H)和AP2/EREBP轉(zhuǎn)錄因子等。
　　通過(guò)次生代謝物分析，進(jìn)一步理解玉米應(yīng)答玉米螟取食為害后的代謝反應(yīng)。結(jié)果顯示玉米揮發(fā)物、benzoxazinoids、JA、JA-Ile、ABA的含量在玉米螟取食誘導(dǎo)后發(fā)生顯著變化。單萜和倍半萜烯化合物的釋放量分別在玉米螟為害4h和48時(shí)達(dá)到最大;DHBO

7、A、DIMBOA、DIBOA-Glc、TriBOA、DIBOA、DIMBOA-Glc和Cl-HMBOA-Glc的含量在玉米螟取食后顯著降低，而MBOA、HM2BOA-Glc、 DIM2BOA-Glc、HDMBOA-Glc、M2BOA、HDM2BOA-Gl、HMBOA-Glc和DIM2BOA的含量在玉米螟取食后顯著增加，DHBOA-Glc的含量不受玉米螟取食的影響;此外，JA的含量在玉米螟取食2h和4h后顯著增加，JA-Ile的含量在玉米

8、螟取食2h后顯著增加，ABA的含量在玉米螟取食2、4、8和12h后均顯著增加，而SA的含量與玉米螟取食無(wú)關(guān)。
　　利用“Y”型嗅覺(jué)儀測(cè)定腰帶長(zhǎng)體繭蜂對(duì)來(lái)玉米螟取食誘導(dǎo)后玉米揮發(fā)物的趨性行為反應(yīng)，結(jié)果顯示玉米螟取食24和48 h后的玉米揮發(fā)物對(duì)腰帶長(zhǎng)體繭蜂的雌雄蜂均有明顯的吸引作用。此外，檸檬烯、葉醇、乙酸葉醇酯、α-蒎烯、羅勒烯和法尼烯對(duì)腰帶長(zhǎng)體繭蜂雌雄蜂均有明顯吸引作用。
　　本研究分析了玉米受玉米螟取食不同時(shí)間后的基因表