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随着转基因棉花的大面积推广,盲蝽蟓已成为全国各地棉花上最主要的刺吸类害虫,而绿盲蝽Apolygus lucorum是几种盲蝽蟓中的优势种。基于棉花被绿盲蝽危害后能通过促进植株体内合成抗虫物质、释放虫害诱导挥发物以抵御绿盲蝽侵害的论点,本论文围绕绿盲蝽取食诱导的调控机制这一科学问题,以长江中下游地区大面积种植的转基因棉花SGK321（Bt+CpTI）为材料,设计绿盲蝽若虫不同虫口密度分别为害棉花24h,在绿盲蝽取食诱导棉花植株后对绿盲蝽的生长发育以及天敌红颈常室茧蜂Peristenus spretus的行为有显著影响的基础上,借助转录组和代谢组技术,深入分析了转基因棉花在绿盲蝽危害前、后不同时间节点基因表达量和代谢物含量的动态变化,并通过定量分析与棉花抗虫性密切相关的次生代谢物、虫害诱导挥发物和植物激素的变化规律,并用植物激素进行反馈验证,从多个层面阐明了棉花对绿盲蝽防御反应的诱导机制。1.试验结果显示:1)4头绿盲蝽3龄若虫取食24h,棉花植株可以显著地吸引红颈常室茧蜂并趋避绿盲蝽。对挥发物的组成和含量分析显示,4头绿盲蝽3龄若虫取食24h的植株释放的挥发物与健康植株存在较大差异,（E）-4,8-二甲基-1,3,7-壬三烯（（E）-4,8-dimethylnona-1,3,7-nonatriene,DMNT）和（E）-β-罗勒烯等已被证明对寄生蜂有显著的诱集效果的萜烯类化合物的释放量显著增加;2)已被4头绿盲蝽3龄若虫取食诱导24 h的棉花叶片再饲喂绿盲蝽,发现3龄和4龄若虫的发育历期显著延长,分别比对照延长1.13 d、1.08 d,并导致若虫总历期（15.25 d）显著长于健康叶片饲喂的绿盲蝽（12.85 d）,羽化率（43.33%）也显著低于饲喂健康植株叶片的绿盲蝽（66.67%）;3)通过测定两种饲喂方式下绿盲蝽体内解毒酶的活力发现,饲喂被4头绿盲蝽3龄若虫取食24h植株叶片的绿盲蝽羽化后的成虫体内乙酰胆碱酯酶、谷胱甘肽S-转移酶和羧酸酯酶含量分别为3.47±0.43、540.57±46.70和513.21±38.28 U/mg prot,均显著高于饲喂健康植株叶片的绿盲蝽羽化的成虫（2.29±0.30、401.38±19.27和376.34±14.95 U/mg prot）,混合功能氧化酶更是达到了 49.44±7.22 U/mg prot,极显著高于对照（25.33±1.87 U/mg prot）。由此可知,4头绿盲蝽3龄若虫取食24h,可以有效地激活棉花植株的诱导防御反应。2.试验结果显示:1)绿盲蝽取食4、12和24h后,棉花叶片内上调基因的数量逐渐增多,分别为3847、4374和6236,而下调基因分别只有776、1735和4615;2)进一步分析表明,差异基因主要参与了植物-病原菌互作、植物丝裂原活化蛋白激酶信号通路、植物激素信号转导、α-亚麻酸代谢、类黄酮生物合成、苯丙素生物合成途径等与植物诱导抗虫性相关的代谢途径;3)分析还发现,绝大多数参与茉莉酸（jasmonic acid,JA）合成途径的关键酶合成基因其表达量在绿盲蝽取食4h后即显著上调,如13-脂氧合酶（lipoxygenase,LOX）、丙二烯氧化酶（allene oxide synthase,AOS）、丙二烯环氧化酶（allene oxide cyclase,AOC）、12-氧-植二烯酸还原酶（oxophytodienoate reductase,OPR）等,且在整个取食过程中的表达量一直维持在较高水平上;4)水杨酸（salicylic acid,SA）合成途径的关键酶异分支酸合酶（isochorismate synthase,ICS）的部分基因表达量呈现下降趋势;5)参与缩合单宁合成的关键酶基因表达量在4 h后亦上调,且在绿盲蝽取食过程中一直维持较高水平。这些结果从分子层面揭示了棉花植株对绿盲蝽的直接防御主要是以茉莉酸介导通过促进植株体内的缩合单宁合成来实现的。3.试验结果显示:1)绿盲蝽取食4、12和24h后差异代谢物的数量也是逐步增加,上调的代谢物数量分别为106、422和780,下调的代谢物数量分别为160、299和588;2)通过对茉莉酸合成途径中所参与的化合物的含量进行分析,除底物α-亚麻酸的含量在绿盲蝽取食后显著下降外,其它主要中间产物12,13-环氧十八烷-9,11,15-三烯酸（12,13-epoxy-9,11,15-octadecatrienoic acid,12,13（S）-EOT）、12-氧-植二烯酸（12-oxophytodienoic acid,12-OPDA）和 7-异茉莉酸辅酶 A（7-isojasmonic acid-coenzyme A,7-IsoJA-CoA）的含量在取食24h后均显著高于健康植株,茉莉酸和茉莉酸-异亮氨酸络合物（jasmonoyl-L-isoleucine,JA-Ile）的含量在绿盲蝽取食后亦呈现显著上升趋势;3)水杨酸在绿盲蝽取食后含量下降,且在整个取食过程中其含量一直都显著低于健康植株;4)脱落酸（abscisic acid,ABA）的含量没有明显变化;5)对缩合单宁合成途径的研究发现,缩合单宁的含量在取食24h时达到26.60±1.20 mg/g,显著高于健康植株;苯丙氨酸含量在绿盲蝽取食4h后达到最高,但随着绿盲蝽取食时间的延长又迅速下降;香豆酸的含量也在绿盲蝽取食4h后达到最高,但随着绿盲蝽取食时间的延长其含量也呈下降趋势,只是与4h处理间无显著差异;反式肉桂酸和二氢山萘酚的含量在绿盲蝽取食之后一直显著高于健康植株;6)棉酚含量在绿盲蝽整个取食期间未发生明显变化;7)对绿盲蝽取食前后植株挥发物的收集和分析表明,随着绿盲蝽取食时间的延长,植株挥发物的种类和含量都显著上升,且新增挥发物多为萜烯类化合物,其中包括DMNT和（E）-β-罗勒烯等已被证明对寄生蜂有显著的诱集效果。结果指出,棉花植株对绿盲蝽的诱导防御主要是以茉莉酸介导通过促进植株体内的缩合单宁合成和萜烯类化合物的生成与释放实现的。4.试验结果显示:1)施用0.2μmol茉莉酸后植株就可以在48h后显著吸引天敌;施用2 μmol茉莉酸后,植株吸引天敌的效果在48 h后最佳,并持续到72 h;施用水杨酸对天敌的行为没有产生任何影响;植株同时、或交叉施用两种激素后,对天敌的行为也没有影响;2)使用2 μmol茉莉酸诱导48 h的棉花植株叶片饲喂绿盲蝽,其3、4龄若虫发育历期分别为3.32 d、3.44 d,显著长于饲喂健康植株叶片的绿盲蝽（2.29 d和2.19 d）,羽化率（40.00%）同样显著低于饲喂健康植株叶片的绿盲蝽（66.67%）,而体内四种解毒酶（乙酰胆碱酯酶、谷胱甘肽S-转移酶、羧酸酯酶和混合功能氧化酶）的含量（3.82±0.45、645.23±49.89、491.30±57.51 和 35.11±4.16U/mg prot）均显著高于饲喂健康植株叶片的绿盲蝽（分别是2.29±0.30、401.38±19.27、376.34±14.95和25.33±1.87U/mgprot）。茉莉酸（JA）处理后绿盲蝽若虫的发育进度以及棉株体内几种解毒酶的活性等结果与第二章中绿盲蝽4头3龄若虫为害棉株24 h后获得的结果一致。这些结果说明茉莉酸对诱导棉花植株的抗虫性发挥了主导作用;而水杨酸能够拮抗茉莉酸诱导以挥发物介导的间接防御。