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小黑杨（Populus×xiaohei T.S.Hwang et Liang）是由黑杨和小叶杨杂交而成的我国一种重要经济绿化树种,具有生长速度较快、易无性繁殖、抗旱抗寒性高、抗病虫害能力强等优点,而且其材质细密,常用于造纸、火柴杆和建筑等。由于其适宜生长在我国北部寒冷干旱地区,现已成为我国北部干旱地区所推广的速生优质丰产的绿化树种。一种名为青杨天牛（Saperda populnea Z.）的蛀干害虫严重影响着小黑杨的生长,这种害虫主要对树木枝干部分起着较重的危害作用。此虫在排卵之后,其幼虫蛀道于在树木中的木质部和韧皮部之间,稍长后形成虫瘿,严重阻碍了杨树的养分和水分的正常运输,并在枝干处形成瘿瘤,严重时会导致杨枝的枝稍干枯甚至风折,从而使树冠秃头畸形,严重影响小黑杨成材。本研究以青杨天牛产卵后小黑杨枝条为实验材料,并以针孔扎眼作为对照,测定不同时间点上多氧化酚酶活,过氧化氢含量,超氧化物歧化酶活性,丙二醛含量,可溶性糖含量和脯氨酸含量。并通过基于转录组测序技术对两种不同处理条件下小黑杨枝条进行测序,通过对所获得的转录组数据进行生物信息学分析,获得在小黑杨虫瘿形成过程中起作用的相关基因。然后基于此选择小黑杨虫瘿形成的相关基因,运用荧光定PCR技术对小黑杨虫瘿形成的相关基因的表达模式进行分析,为进一步研究青杨天牛产卵后小黑杨枝条上虫瘿形成的机制提供理论基础,也为进一步寻求高效防治青杨天牛的方法提供依据。以下是主要研究结果:1.青杨天牛产卵后小黑杨虫瘿的形态青杨天牛雌雄成虫交尾后,雌性成虫会在杨树枝干上刻有“马蹄形”刻痕,呈“U”字形状的虚线排列。且雌性成虫会把卵产在木质部和韧皮部交界处。青杨天牛产卵的表面有分泌一些化学物质,小黑杨的树皮会在刺激下做出响应。分时间段进行观察,天牛产卵后1小时,4-6小时,12小时,24小时,2天,3天,5天时杨树枝干上韧皮部从浅褐色逐渐变成深黑色,生长为虫瘿阶段。2.青杨天牛产卵后酶活含量测定青杨天牛在杨树韧皮部产卵后到产生虫瘿阶段,生物体内的多酚氧化酶、过氧化氢酶、超氧化物歧化酶、丙二醛、可溶性糖、脯氨酸含量协调一致,防止自由基侵害。3.青杨天牛产卵后小黑杨虫瘿转录组测序分析以针孔扎眼的小黑杨为对照组,研究了天牛产卵24h后小黑杨对天牛产卵行为的响应模式。通过GO和KEGG富集分析,相比对照组,天牛产卵24h后小黑杨树皮的差异基因显著富集在与糖类代谢过程、蛋白质代谢过程、脂质代谢过程、氧化应激反应、植物抗性相关转录因子、环境信号处理等生理生化过程相关的生物学过程中,表明小黑杨可能通过上述生物学过程对天牛产卵行为做出响应。这些结果为后续小黑杨虫瘿形成相关代谢通路基因的研究提供了有力参考。4.青杨天牛产卵后小黑杨虫瘿基因表达分析本研究基于转录组数据,选取和植物抗性相关的alpha-Linolenic acid metabolism通路上的全部基因和具有双加氧酶活性相关的关的4,5-DOPA dioxygenase extradiol通路上全部基因,通过实时荧光定量PCR对小黑杨形成虫瘿的相关通路基因进行了分析研究。青杨天牛产卵后,小黑杨12个亚油酸脂氧合酶（linoleate lipoxygenases）基因Px-LOX21、Px-LOX2S-1、Px-LOX2S-2、Px-LOX2S-3、Px-LOX2、Px-LOX15-1、Px-LOX2S-4、Px-LOX15-2、Px-LOX15-3、Px-LOX2S-7、Px-LOX2S-5 和 Px-LOX2S-6 均对青杨天牛产卵行为作出响应,说明青杨天牛产卵后,小黑杨形成虫癭的过程需要亚油酸脂氧合酶基因的参与。此外,3个编码小黑杨4,5多巴双加氧酶的基因Px-DOPA-1、Px-DOPA-2和Px-DOPA-3均对青杨天牛产卵行为作出正向响应,说明小黑杨响应青杨天牛产卵过程需要4,5 多巴双加氧酶的调节。