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南方水稻黑条矮缩病毒(Southern rice black-streaked dwarf virus,SRBSDV)是近年来我国水稻上危害最严重的病毒,对我国水稻生产构成严重威胁。白背飞虱(White-backed planthopper,WBPH,Sogatella furcifera)是传播SRBSDV的唯一介体,以持久增殖循环方式传播SRBSDV。研究寄主植物-病毒-介体三者间的互作关系是理解植物病毒传播的重要途径。本文从寄主植物种类、水稻的防御反应、介体内共生菌对南方水稻黑条矮缩病毒传播的影响及其相关机制进行研究,结果如下:1.白背飞虱在水稻和玉米植株上刺吸行为的差异导致传毒效率的不同通过比较白背飞虱在不同寄主植物水稻和玉米间的传毒率,发现白背飞虱能够从毒源水稻高效传毒给寄主玉米,但仅有少量白背飞虱能够从毒源玉米上获毒。同时我们发现白背飞虱在生育期早的植株上传毒效率高。结合白背飞虱成虫和若虫在不同寄主上蜜露分泌量以及刺吸电位(Electrical penetration graph,EPG)分析,发现白背飞虱(成虫和若虫)取食玉米的蜜露分泌量显著低于取食水稻,白背飞虱成虫取食水稻时N3(口针靠近韧皮部细胞)与N4a(口针刺入韧皮部细胞内,准备取食)波的出现频次以及N4a的持续时间显著低于取食玉米,N4b(取食韧皮部汁液)波的持续时间显著高于取食玉米;白背飞虱若虫取食水稻时N2(口针移动,分泌唾液)波持续时间、N3出现频次以及N4a出现频次显著低于取食玉米,而N4b持续时间显著高于取食玉米。在水稻和玉米上取食的行为的改变与白背飞虱在玉米上获毒率低和高死亡率有着密切的关系。这些结果揭示了介体昆虫白背飞虱在不同寄主上取食行为的差异是导致其在不同寄主植物上传播南方水稻黑条矮缩病毒的效率存在差异的原因。2.带SRBSDV白背飞虱取食抑制其诱导的水稻防御反应测定了不同带毒状况白背飞虱为害后稻株叶鞘中植物内源激素水杨酸及茉莉酸含量以及基因相对表达量,比较不同带毒状况白背飞虱取食诱导的水稻防御反应。研究发现,无论带毒与否,白背飞虱取食后水杨酸含量呈上升趋势而茉莉酸含量呈下降趋势。带毒白背飞虱取食稻株48 h和72 h时,其叶鞘中水杨酸和茉莉酸含量比不带毒飞虱取食稻株显著降低。各处理时间段中,水杨酸途径相关基因ICS1和NPR1的表达量以及茉莉酸途径相关基因AOS2的表达量变化趋势均与植物内源激素水杨酸及茉莉酸含量变化趋势相符。测定了不同带毒状况白背飞虱为害后对无毒白背飞虱雌虫产卵量及寿命的影响。白背飞虱在不带毒飞虱为害过的稻株上雌虫产卵量及寿命略低于带毒白背飞虱为害过的稻株。这些结果表明,带毒白背飞虱取食在一定程度上抑制了水稻的防御反应,从而有利于提高后续白背飞虱的雌虫产卵量及寿命。3.介体和非介体为害对带SRBSDV稻株防御反应的影响测定了介体昆虫白背飞虱或(和)非介体昆虫褐飞虱取食SRBSDV不同带毒状况稻株引起的内源激素水杨酸和茉莉酸及其基因相对表达量。结果发现,无论是否受到虫害,带毒稻株叶鞘中水杨酸含量以及茉莉酸含量显著高于不带毒稻株。白背飞虱、白背飞虱和褐飞虱共同取食的带毒稻株,其水杨酸含量显著高于被取食的不带毒植株。褐飞虱为害后的带毒稻株和不带毒稻株,叶鞘中水杨酸含量无显著差异。从基因层面来看,水杨酸途径相关基因ICS1和茉莉酸途径相关基因AOS2的表达量均表现出与激素水平相一致的变化。综上所述,SRBSDV侵染稻株能够同时激发水稻的诱导性抗性(Induced systemic resistance,ISR)以及获得性抗性(Systemic acquired resistance,SAR);相比于非介体昆虫褐飞虱,介体昆虫白背飞虱在带毒稻株上能更大程度激活水杨酸途径,但介体和非介体为害对茉莉酸途径无显著影响。4.共生菌影响白背飞虱获毒率及SRBSDV在其体内的增殖通过多位点序列分型,鉴定实验室白背飞虱种群Wolbachia菌株为B超组wStri株系。采用抗生素处理实验室白背飞虱种群,获得青霉素G和利福平处理的Wolbachia和Cardinium双不感种群各1个。上述2种群和对照种群3-4龄白背飞虱取食SRBSDV带毒稻株,在病毒循回期后检测,发现各种群间雄虫的获毒率无显著差异;而利福平处理种群雌虫的获毒率显著低于对照种群(即实验室种群)。将各种群白背飞虱取食带毒稻株48h后转移到不带毒稻株饲养0、3、6、9 d,测定飞虱体内病毒滴度,发现对照种群在取食后(即饲养0 d)的病毒滴度显著高于青霉素G处理种群,取食后饲养6d时病毒滴度显著高于利福平处理种群。各种群白背飞虱体内病毒的增殖随时间动态变化,取食后饲养9 d各种群间病毒滴度无显著差异。因此,共生菌增强白背飞虱的获毒能力,但在性别间存在差异,而且随着获毒后时间的推迟介体中的病毒量趋于一致。