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作为全世界多数国家的重要粮食作物,小麦在全球多数地方育植。近年来,由于世界的不断发展和人口的激增,小麦的需求量也越来越大。然而,由于长期以来恶劣气候条件以及多种虫害病害等因素的影响,小麦的产量和品质都明显下降,蚜虫取食危害就首当其冲,蚜虫不仅通过口针吸取小麦汁液获得营养,而且能够产生蜜露,影响小麦光合作用的同时也为多种病原菌的滋生创造条件,对小麦的实际生产造成损失。 MYB转录家族在植物新陈代谢和防卫反应中具有重要意义。当植物受到外界生物胁迫及非生物胁迫时,MYB转录因子能够参与到不同的调控进程,达到防御外界胁迫的作用。在模式植物拟南芥中,关于MYB转录家族的研究很多,但是目前关于MYB转录家族如何参与调控植物防卫反应的研究还不是很深入,对小麦来说更是如此。 本研究根据实验室从小麦的73个已知序列全长的TaMYB基因中筛选出TaMYB19,TaMYB29及TaMYB44三个基因,当小麦被蚜虫取食侵害时,这三个基因表达水平显著增强。通过VIGS技术小麦中对三个基因分别进行沉默,获得了沉默小麦植株后,对小麦抗蚜性以及乙烯信号通路参与的调控进行研究。 1.三种TaMYB基因参与调控小麦对麦长管蚜的韧皮部防卫反应 本实验中,根据前人从73个已知序列全长的TaMYB基因中筛选出三个推测参与抗蚜的基因TaMYB19,TaMYB29及TaMYB44,利用BSMV-VIGS技术,在小麦中分别沉默了这三个基因,对沉默植株中小麦的韧皮部防卫反应进行研究。研究结果发现,在三种沉默植株中蚜虫的取食偏好和繁殖率均有所提高,EPG波形图分析显示,沉默植株中蚜虫在韧皮部的取食时间和取食次数增加,在显微镜下观察发现沉默植株的叶片胼胝质沉积率比对照少很多,减少了蚜虫取食危害小麦的阻碍。同时,检测了韧皮部防卫相关的编码韧皮部凝集素蛋白的基因PP2-A以及编码葡聚糖合酶的基因GSL2,GSL10,GSL12表达水平,检测结果表明,在沉默植株中PP2-A以及GSL2,GSL10,GSL12的表达显著降低,说明TaMYB19,TaMYB29及TaMYB44参与了小麦的抗蚜调控。 2.乙烯信号通路在MYB调控抗蚜机制中的作用 乙烯是植物体内一种参与到多种生长发育和新陈代谢的内源性激素,乙烯介导的信号通路对于调控植物抗虫性有重要作用。在模式植物拟南芥中,乙烯信号通路能够与AtMYB44互作共同参与调控韧皮部防卫反应,而且,在小麦中的研究发现,乙烯信号通路在调控小麦对麦长管蚜的抗性调控中具有重要意义。 本实验中,在分别沉默TaMYB19,TaMYB29及TaMYB44的小麦植株上使用乙烯抑制剂后,MYB基因的表达水平都受到不同程度的抑制,表明乙烯信号通路可能位于MYB调控的上游,并且能够影响MYB基因的表达。同时发现,在使用乙烯抑制剂处理的沉默小麦中EIN2基因的表达水平也受到影响,韧皮部防卫相关的基因PP2-A以及GSL2,GSL10,GSL12的表达明显降低,进一步说明TaMYB19,TaMYB29及TaMYB44通过与乙烯信号通路互作,共同调控小麦的韧皮部防卫反应,最终达到抗蚜的目的。