小麥韌皮部抗蚜防衛(wèi)反應與乙烯信號的調控作用.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)植物多種激素信號通路，共同調控抗蚜防衛(wèi)反應。在抗蚜蟲植物上，植物對蚜蟲抗性表現(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Hpa1對模式植物擬南芥進行處理，可有效誘導抗蚜防衛(wèi)反應。生物脅迫誘導型轉錄因子AtMYB44能與乙烯信號途徑的關鍵基因EIN2的啟動子結合，當harpin蛋白質存在時，AtM

2、YB44的表達量和積累量增多，其與EIN2啟動子的結合能力增強。蚜蟲的取食增強了乙烯信號通路，誘導激活乙烯信號通路下游的韌皮部防衛(wèi)反應，導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位氨基酸構成的短肽鏈，具有增強子作用。利用植物轉基因技術，將Hpa1第10-42位氨基酸的編碼序列與AtMYB44的啟動子序列片段44P2000共同轉入小麥的基因組中，獲得轉基因小麥可以被生物因子誘導表達Hpa110-

3、42。表達Hpa110-42的轉基因品系小麥同時表現(xiàn)出了生長表型和抗性表型兩方面的增強。本課題針對抗蚜轉基因小麥和麥長管蚜的互作關系，從信號轉導的角度對小麥抗蚜蟲的作用方式和機制進行了研究，探究了乙烯信號轉導途徑對小麥抗蚜性的誘導調控作用。
　　1.轉基因小麥對麥長管蚜行為和性狀的影響
　　Hpa110-42轉基因小麥對麥長管蚜的抗性效果相當于殺蟲劑吡蟲啉在普通小麥上對麥長管蚜的防治效果。麥長管蚜對轉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。實驗室內對普通小麥和轉基因小麥進行人工接種蚜蟲實驗，轉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照組。以轉基因小麥為食的蚜蟲比對照組體重輕，各階段發(fā)育歷期均比對照組延長。利用電位刺吸圖譜方法對麥長管蚜的取食行為進行連續(xù)監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)蚜蟲在轉基因小麥韌皮部取食時間和頻次均減少，說明抗性作用發(fā)生于小麥韌皮部。
　　2.受乙烯調控的小麥韌皮部抗蚜蟲防衛(wèi)反應
　　分子檢測證明Hpa110-42

5、在轉基因小麥中受到麥長管蚜侵染之后發(fā)生誘導表達，同時檢測到各個轉基因品系Hpa110-42的表達量存在差異。對小麥進行蚜蟲侵染實驗，小麥韌皮部防衛(wèi)在不同品系中表現(xiàn)出明顯差異。轉基因品系中胼胝質沉積反應和蛋白質凝集反應由于Hpa110-42的表達而被激活，顯微鏡觀察到小麥篩管分子內生成大量沉積物堵塞了篩孔。對轉基因小麥防衛(wèi)應答基因的表達水平進行檢測，發(fā)現(xiàn)乙烯信號通路
　　標志基因EIN2的表達量明顯上調。若使用乙烯受體抑制劑阻斷植物