脫落酸在水稻抗褐飛虱中的功能及作用機(jī)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(guó)及東南亞國(guó)家水稻上的主要害蟲(chóng)，對(duì)水稻生產(chǎn)形成嚴(yán)重威脅。化學(xué)農(nóng)藥由于其經(jīng)濟(jì)、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(qiáng)，突變快，化學(xué)農(nóng)藥的大量使用不僅污染環(huán)境，而且極易誘導(dǎo)褐飛虱的再猖獗。因此提高水稻的抗蟲(chóng)性成為控制褐飛虱為害和提高水稻生產(chǎn)最為經(jīng)濟(jì)、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(dǎo)植物體產(chǎn)生防御反應(yīng)，抵御生物的侵害。有研究顯示，ABA可以誘導(dǎo)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(chóng)，在水稻葉鞘韌皮部吸取汁液威脅水稻，刺吸式口器的害蟲(chóng)與咀嚼式口器的害蟲(chóng)取食后產(chǎn)生的影響不同，僅對(duì)植物產(chǎn)生微弱的傷害，同病原菌及病毒對(duì)植物侵害產(chǎn)生相似的反應(yīng)。到目前為止國(guó)內(nèi)外有關(guān)水稻抗褐飛虱機(jī)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(chóng)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(jī)制對(duì)褐飛虱的綜合治理具有重要意義，也將為其它刺吸式害蟲(chóng)的綜合治理提供參考。本文研究了外源ABA處理感蟲(chóng)水稻品種TN1、中抗水稻品種IR42并接種褐飛虱后水稻抗蟲(chóng)性及胼胝質(zhì)的變

4、化并初步探討了抗蟲(chóng)性的機(jī)制。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明如下:
　　1.外源ABA處理水稻并接種褐飛虱后對(duì)水稻抗蟲(chóng)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(dǎo)了水稻內(nèi)源ABA的合成。外源ABA處理后，對(duì)內(nèi)源ABA的含量也有影響，接蟲(chóng)6h后，TN1、IR42內(nèi)源ABA含量均下降;而在接蟲(chóng)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(shí)，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(shí)，內(nèi)源ABA含量達(dá)到峰值，為1.9μg/g;而在接蟲(chóng)24 h后，外源ABA對(duì)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(chóng)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(duì)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(shí)，水稻的減產(chǎn)最少，較對(duì)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(duì)褐飛虱的抗性，同時(shí)外施ABA能減少水稻的產(chǎn)量損失。
　　外源ABA處理對(duì)取食IR42的褐飛虱雌蟲(chóng)產(chǎn)卵量有明顯的抑制作用，而對(duì)取食TN1的雌蟲(chóng)需在ABA濃度較高時(shí)才有明顯抑制，相反，外源ABA處理對(duì)取食TN1的雌蟲(chóng)的產(chǎn)卵期

7、抑制明顯，而對(duì)取食IR42的雌蟲(chóng)需在ABA濃度較高時(shí)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(chóng)Nlvg基因的表達(dá)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(duì)水稻胼胝質(zhì)含量及其酶基因表達(dá)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(chóng)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(wú)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(duì)照（未經(jīng)ABA處理）相比，TN1的根部和葉鞘胼胝質(zhì)含量沒(méi)有顯著的變化;IR42與對(duì)照相比，ABA(20和40 mg/L)處理并接種褐飛虱3齡若蟲(chóng)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(dǎo)抗蟲(chóng)品種水稻胼胝質(zhì)含量的增加，且對(duì)葉鞘胼胝質(zhì)的誘導(dǎo)作用更明

9、顯，而外源ABA對(duì)感蟲(chóng)品種胼胝質(zhì)含量影響不大。
　　胼胝質(zhì)基因包括10個(gè)合成酶基因(OsGSL1、OsGSL2、OsGSL3、OsGSL4、OsGSL5、OsGSL6、OsGSL7、OsGSL8、OsGSL9、OsGSL10),6個(gè)水解酶基因(Osg1、Gns2、Gns3、Gns4、Gns5、Gns6)。褐飛虱的取食對(duì)不同抗性水稻品種胼胝質(zhì)合成酶及水解酶基因的表達(dá)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(dá)水平較未接蟲(chóng)處理顯著下降，而在IR42中顯著上升。水解酶基因Osg1在感蟲(chóng)品種TN1中表達(dá)，而在中抗品種IR42中不表達(dá)，說(shuō)明Osg1與水稻品種本身的抗性有關(guān)。外源ABA處理并接蟲(chóng)后，兩水稻品種胼胝質(zhì)合成酶基因表達(dá)量較未噴ABA并接蟲(chóng)的水稻增加，感蟲(chóng)品種隨ABA濃度的增加胼胝質(zhì)合成酶表達(dá)呈下降趨勢(shì)，而抗蟲(chóng)品種則相反，這可能是因?yàn)榭瓜x(chóng)品種能在褐飛虱取食后增加自身的胼胝質(zhì)表達(dá)，從而積累更多胼