红树林主要分布在热带亚热带海岸潮间带区域,是红树林生态系统最主要的初级生产者,具有消浪护堤、净化水质以及维持生物多样性等生态服务功能。近年来,我国红树林频繁遭受虫害的威胁,导致大面积红树林死亡,特别是白骨壤林,受灾程度更加严重,而白骨壤响应虫害的防御机制仍不清楚。白骨壤作为红树林生态系统的先锋树种,对高盐环境具有较高的耐受能力,而NO作为植物体内重要的小分子信号物质,在提高植物耐盐能力起着重要的调节作用,但是NO所介导的白骨壤耐盐能力提高的调节机制却知之甚少。此外,白骨壤耐盐能力还体现在叶片的泌盐作用,然而其具体的分子机制亦不清楚。因此本研究针对上述问题进行深入探究,并获得以下结论:1.基于形态学观察初步鉴定为害白骨壤的昆虫为桔潜蛾属,随后通过DNA条形码COI基因进行分子鉴定,白骨壤叶片中的昆虫与桔潜蛾属的Phyllocnistis ampelopsiella之间的自举值为100,因此我们判断侵食白骨壤叶片的昆虫为Phyllocnistis ampelopsiella。为了了解白骨壤对虫害的响应机制,我们提取受虫害的白骨壤叶片的RNA,并进行转录组学分析。通过测序,我们共获得78791个基因,有1654个基因为差异表达基因,其中767个基因上调表达,887个基因下调表达;对这些上下调基因分别进行KEGG富集分析,发现上调表达基因主要参与真核生物的核糖体合成、多聚糖的降解、RNA降解、剪切体、泛素介导的蛋白质水解、植物中的昼夜节律;淀粉与蔗糖的合成、细胞周期、肌醇磷酸盐的代谢和萜类化合物的生物合成;下调表达基因主要参与光合作用、光合作用-天线蛋白、半胱氨酸和甲硫氨酸代谢、氨基酸的生物合成、碳代谢、苯丙素的生物合成、苯基丙氨酸代谢、谷胱甘肽代谢、硫代谢、和核糖体合成。此外我们还鉴定到一系列与JA信号通路相关的基因,如与信号转导相关的MAK1/3,JA信号通路的下游转录因子MYBs和GLs等以及和挥发性有机化合物(VOCs)合成相关基因GPPS,ISPH和TPS14等。基于转录组学分析结果,我们推测白骨壤叶片在遭受虫害时,通过MAPK途径将信号传递至JA信号通路上,并通过JA信号通路调控白骨壤的防御反应,如促进叶绿素的降解,降低细胞内可利用的碳水化合物和蛋白质的合成,加强生物节律的控制和提高VOCs的合成等生物学过程。除此之外,脂肪酸降解过程的增强有利于弥补由于光合作用减弱导致的乙酰辅酶A不足,从而影响VOCs的合成。2.通过对白骨壤叶片在不同处理下(100mMNaCl,400 mMNaCl,400 mMNaCl + 1000MMSNP)的光合作用进行分析发现,在高盐处理下,白骨壤叶片的净光合速率急剧下降是由气孔限制和非气孔限制两个因素共同造成的,而添加外源NO后,白骨壤叶片的非气孔限制因素得到缓解,使白骨壤光合作用得到部分的恢复。随后的蛋白质组学结果也显示,NO可以通过提高RBCL、QOR和部分ATPase的蛋白丰度来缓解非气孔限制因素导致的光合抑制作用。此外,高盐处理还会抑制能量代谢、初级代谢和RNA转录及蛋白质翻译等生物学过程,而外源添加NO后,NO通过提高上述生物学过程中部分蛋白的合成来缓解高盐处理的伤害。此外,我们对所鉴定到的蛋白进行蛋白互作网络分析,发现ENO、HSP和ADK在NO介导的白骨壤耐盐能力增强方面可能具有重要的调控作用。3.我们前期的实验发现白骨壤在400 mM NaCl处理下叶片表面会形成更多的盐晶体,而本研究中也发现400 mMNaCl处理下叶片表面的盐腺增多,并且盐腺细胞的囊泡结构也明显增加,我们推断囊泡在白骨壤泌盐过程中起着非常重要的作用。随后,我们用iTRAQ技术对白骨壤表皮进行蛋白组学分析。在我们鉴定到的1596个蛋白质中,有123个蛋白的丰度在高盐处理后出现明显变化(>1.25或<0.83),其中有57个蛋白丰度上升,66个蛋白丰度下降。通过数据库搜索比对,将这些蛋白分成以下8类:离子转运及囊泡运输相关蛋白、蛋白合成与降解相关蛋白、信号转导相关蛋白、次级代谢相关蛋白、碳水化合物代谢相关蛋白、胁迫响应蛋白、抗氧化蛋白和RNA转录蛋白。长期的高盐胁迫严重抑制了白骨壤的生长,如与RNA转录、蛋白质合成及碳水化合物代谢相关蛋白的丰度降低。而为了适应长期的高盐环境,白骨壤通过提高与信号转导相关蛋白的丰度来调控下游通路中蛋白的合成。盐信号被LRR-RPKs和CDPKs所感知并传递至下游的CRT、CML及BSL等,这些蛋白通过对RNA转录及蛋白质合成进行调控,促使更多胁迫诱导蛋白的合成。而在这些生物学过程中,与离子转运及囊泡运输相关的大部分蛋白丰度在高盐处理后显著提高,并且这些蛋白的功能均与囊泡的形成及运输相关,并且我们进一步分析能与这些蛋白相互作用的互作网络关系,结果也证实他们确实参与离子转运及囊泡的运输。此外,我们还发现高盐环境促使白骨壤表皮细胞壁结构变得更加稳固。最后,高盐处理诱导的胁迫响应蛋白和抗氧化蛋白对白骨壤适应长时间高盐环境也起到积极作用,如PrxR/TRX和AsA/GSH通路的激活、ABA和ET信号通路的调控以及热激蛋白的合成。根据上述结果,我们提出一种由囊泡介导的泌盐过程,即囊泡在RABs和COPs调控下以出芽的方式形成。在囊泡被运输到细胞膜的过程中,NHX将细胞质中的Na+泵入囊泡中,而V-ATPase则为NHX提供电化学驱动力。随后囊泡在微管蛋白、PTI、V-ATPase、KIN14A和膜联蛋白的共同作用下运输到质膜附近,最终在SECs、VAMPs和KAT1/KC1的共同作用下促使囊泡与细胞膜进行融合,并将Na+排出体外。