马铃薯（Solanum tuberosum）是世界第四大粮食作物,马铃薯块茎蛾（Phthorimaea operculella）属鳞翅目（Lepidoptera）麦蛾科（Gelechiidae）,是世界马铃薯产业的主要害虫,主要以幼虫取食叶片和钻蛀块茎危害,对马铃薯产业的发展造成影响。由于其幼虫的潜叶和钻蛀特性,传统化学防治的效果有限,且容易产生抗药性及环境污染等问题。对马铃薯的抗虫机制展开研究,挖掘马铃薯内禀抗虫特性,可为马铃薯害虫的综合治理提供新途径。本研究以机械损伤和块茎蛾口腔分泌物对马铃薯进行模拟虫害处理,通过对马铃薯受模拟虫害后蛋白含量、膜蛋白含量及蛋白磷酸化的变化进行分析,挖掘可能调控马铃薯应对块茎蛾胁迫的蛋白,并对筛选的关键防御调控蛋白在马铃薯抗虫防御中的功能进行探究。主要研究结果如下:1.利用定量蛋白质组学分析技术,对马铃薯进行模拟虫害处理5 h后的马铃薯叶片进行了比较蛋白组学研究。马铃薯叶片受到块茎蛾模拟虫害处理5 h后,共有60个蛋白的含量发生显著变化,其中53个显著上调。功能富集分析发现,参与次生代谢及氧化还原反应的差异表达蛋白数量较多。而在植物早期防御信号及激素通路中,钙离子信号通路上26个蛋白发生含量变化,其中4个显著上调,水杨酸（Salicylic acid,SA）通路有9个蛋白发生含量变化,其中2个显著上调,茉莉酸（Jasmonic acid,JA）通路中有8个蛋白发生含量变化,其中2个发生明显上调。2.利用定量蛋白质组学分析技术,对模拟虫害处理5 h后的马铃薯叶片的膜蛋白进行了比较蛋白组学研究。马铃薯叶片受到块茎蛾模拟虫害处理5 h后,提取了膜蛋白,对其中的蛋白含量进行了定量研究,并结合蛋白亚细胞定位预测结果,筛选出72个含量发生显著变化的膜蛋白,其中52个显著下调。GO富集分析表明,其中31个膜蛋白具有蛋白磷酸化和蛋白激酶相关功能,45个具有ATP结合功能。KEGG富集分析显示,在氧化磷酸化、植物与病原菌互作及激素信号转导的功能途径中,各有3个膜蛋白的含量发生显著下调。这些含量受虫害调控的膜蛋白中,细胞壁相关受体激酶（putative wall-associated receptor kinase-like 16）据报道通过调控钙离子信号参与植物与病原菌防御,而丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶（serine/threonine-protein kinase）据报道通过调控植物激素信号转导而影响蔗糖代谢,这两个蛋白可能参与马铃薯对块茎蛾的早期防御调控。3.利用磷酸化修饰定量蛋白质组学技术,对模拟虫害处理5 h后的马铃薯叶片进行了比较蛋白组学研究。共有56个蛋白在虫害处理后发生显著的磷酸化修饰变化,其中52个蛋白的磷酸化水平显著下调。这些磷酸化修饰发生显著变化的蛋白富集于核酸外切酶活性、磷脂酰肌醇代谢和精氨酸及脯氨酸代谢等生物过程。深入筛选发现,钙离子依赖蛋白激酶2（calcium-dependent protein kinase 2,CDPK2）与丝裂原活化蛋白激酶磷酸酶1（mitogen‐activated protein kinase phosphatase 1,MKP1）的磷酸化水平显著下调,据已有研究表明这两个蛋白参与植物对病原菌的应答,其在植物应对植食性昆虫胁迫中的作用有待挖掘。4.利用病毒介导的基因沉默技术（virus induced gene silencing,VIGS）,借助烟草系统,对上文鉴定的CDPK2和MKP1基因进行了功能研究。进化分析表明马铃薯的St CDPK2和St MKP1基因与烟草、番茄等茄科植物的同源基因较为保守。参考前人工作,以近缘模式物种本氏烟（Nicotiana benthamiana）为研究载体,利用VIGS技术对两个基因进行功能研究。生测结果表明取食沉默CDPK2的烟草叶片的块茎蛾幼虫体重及取食叶面积显著高于对照组,而取食沉默MKP1的烟草叶片的幼虫体重及取食的叶面积与对照组无显著差异。检测基因沉默植株上JA及SA通路相关基因的表达量,发现沉默CDPK2的烟草叶片上JA和SA通路相关基因的表达量显著低于对照组植株,而沉默MKP1的烟草叶片上这两个通路的相关基因没有发生显著变化。此外,在模拟虫害处理后,沉默CDPK2的烟草叶片上,JA通路相关基因的上调被显著抑制,SA通路相关基因的表达发生了显著诱导。说明CDPK2可能通过调节JA和SA通路来调节植物对块茎蛾的防御,而MKP1在植物诱导抗虫防御中的作用还有待于进一步研究。综上所述,本研究对马铃薯受模拟虫害胁迫后的总蛋白含量变化、膜蛋白含量变化以及蛋白磷酸化修饰情况进行了系统的定量蛋白质组学分析,挖掘了可能参与马铃薯应答块茎蛾胁迫的蛋白,并探究了CDPK2和MKP1在虫害防御中的功能,有助于了解植物与昆虫的互作机制,并为后续深入研究植物抗虫防御、开发马铃薯块茎蛾抗性品种和马铃薯块茎蛾综合治理提供依据。