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氮素是生物体最重要的营养元素之一,它是动植物体内蛋白质、核酸及叶绿素等重要有机分子的基本组成元素。有机氮是动植物体内氮营养物质的重要组成,其中氨基酸是氮营养物质的最基本形式,同时,氨基酸也是连接食物网的关键因子。氮既是植物也是昆虫最主要的营养物质,其丰富程度直接影响到植物和昆虫的生长发育。茉莉酸（Jasmonic acid,JA）及其衍生物茉莉酸甲酯（Methyl Jasmonate,MeJA）是植物重要的防御信号化合物,其在植物应对咀嚼式昆虫入侵过程中扮演着重要的角色。虫害可以激发茉莉酸信号途径,引起茉莉酸类物质的积累。然而,水稻（Oryza sativa L.）在遭受害虫为害时是否会通过调控氮素的分配及代谢进而协调的其生长和防御的平衡目前尚不清楚。本研究以斜纹夜蛾（Spodoptera litura,简称SL）取食日本晴水稻（Oryzasativa L.cv.Nipponbare）幼苗为模型,分别从分子及生理层面上,研究虫害对水稻植株的氮素分配以及氮素分配对水稻再生长势的影响。本研究初步揭示了虫害可以诱导水稻体内氮营养物质的变化;并且植物能够通过调控氮素影响植物在生长和防御上的资源分配;同时,虫害影响水稻再生稻的长势的发现在实际农业生产中具有重要的指导意义,为农业生产中进一步提高再生稻的产量提供理论指导。本研究的主要研究结果如下:1.当害虫在水稻叶片取食48 h后,通过稳定同位素质谱仪（EA-IRMS）检测水稻各器官中氮素的变化,发现被斜纹夜蛾取食叶片区域总氮含量较对照组分别显著下降约16%和44%,而在老根及新根中总氮含量分别显著高于对照组33%和44%。此外,通过外施15N标记的谷氨酰胺对水稻进行稳定同位素标记,经稳定同位素质谱仪的检测发现,水稻第一片叶子上半部分中的15N含量较对照组下降32%,呈极显著差异,第一片叶子下半部分中的15N含量较对照组极下降47%,也呈极显著差异。以此同时,在茎基部、老根、新根中有大量15N积累,且其15N增长量分别13%、61%、44%,均具有显著显著性差异。结果表明,斜纹夜蛾取食水稻第一片叶子上半部分后可能会引起水稻体内氮素发生转移,而这种转移可能是咀嚼式昆虫诱导的源库关系的转换所致,主要表现在氮素由被取食叶片向地下部分的转运。2.虫害处理48小时后,去除水稻叶片上的害虫,让水稻恢复生长48 h后检测被取食叶片及新根中氮素含量变化发现,被取食水稻叶片中的总氮含量无显著差异,说明被取食叶片中有氮素积累,而处理组新根中的总氮含量显著低于对照组,且较对照组下降20%。此外,被100μM MeJA外源处理的水稻叶片中总氮含量表现为显著低于对照组及恢复生长48 h组,处理组中氮素持续下降。结果表明,斜纹夜蛾取食可能会诱导水稻会将被取食叶片中氮素向根部转移,当虫害过后,水稻又能将其根部的氮素转移到被取食叶片,且这种氮素转运的方向性受到茉莉酸信号以及其他未知信号的调控。3.利用稳定同位素15N(15NH415NO3)标记的培养液培养水稻,虫害处理48h后去除虫害。恢复生长48 h,水稻新根中总氮含量显著增加,恢复生长96 h后水稻老根中总氮含量显著增加。同时,恢复生长48 h后水稻新根中15N含量显著增加,恢复生长96 h后新老根中的15N含量均有显著增加。结果表明,水稻在虫害后恢复生长的过程中根系吸收氮素的能力增强。4.虫害48 h后,水稻叶片中的总叶绿素、叶绿素a、叶绿素b含量均显著低于对照组;RuBisCo蛋白和β-actin标签蛋白的Werstern Blot结果的灰度分析显示,虫害48 h的水稻叶片中RuBisCo蛋白较对照组中含量具有下降趋势;虫害48 h后水稻恢复生长48 h的处理叶片中RuBisCo蛋白较对照组中含量也具有下降趋势;虫害48 h后继续用100μM MeJA外源处理被虫害取食叶片,处理48小时后,处理叶片中RuBisCo蛋白含量相对于对照组及恢复生长48 h的叶片均具有下降趋。以上结果表明,虫害后被转移的氮素可能来源于水稻取食部位叶片中RuBisCo蛋白的降解。5.HPLC检测结果显示被虫害取食48 h的水稻叶片和新根中游离氨基酸含量显著高于对照组;无机氮含量检测显示,虫害48 h后,水稻体内硝酸盐含量升高但铵盐含量下降,酶活的分析显示与硝酸盐同化相关的硝酸还原酶以及与铵盐同化相关的谷氨酰胺合成酶在取食叶片活性上升,而在根中这些酶活性下降。以上的结果显示,虫害引起水稻氮素迁移的主要形式可能是游离氨基酸,同时虫害引起了水稻体内氮代谢的显著变化。6.观察虫害对水稻再生能力的影响,发现水稻被斜纹夜蛾取食7 d后水稻新根的形成显著增加;将被虫害取食7 d或者用机械损伤处理7 d后的水稻去除地上部分,处理后的水稻具有更强的再生能力。表明,水稻受到虫害后营养物质向地下转移,割除地上部后再生能力更强。7.基因表达的分析显示,虫害取食水稻叶片能够诱导OsAOS、OsMPK 3、OsMPK 6、OsAAP 6、OsAAT 15等抗虫相关基因表达上调。本研究发现在遭遇咀嚼式昆虫入侵过程中,水稻通过将地上部分受虫害区域的氮营养物质向根部转移,同时将被转移的氮营养物质存储在根部或用于根的形态学建成,或用于虫害后地上部分的修复,从而实现水稻在虫害过程中的防御及虫害后的修复性生长的完美协调。