發(fā)布時間：2020-11-19 14:38

　　 在漫長的協(xié)同進(jìn)化中,植物進(jìn)化出了包括誘導(dǎo)抗性在內(nèi)的一系列對抗植食性昆蟲的手段。植物的抗蟲相關(guān)基因的表達(dá)和防御物質(zhì)的合成會被一些物質(zhì)激活,進(jìn)入“priming”的抗蟲預(yù)啟動狀態(tài)。綠葉揮發(fā)物(green leaf volatiles,GLVs)在誘導(dǎo)抗蟲反應(yīng)的priming狀態(tài)中起著重要作用,它可以上調(diào)或者加速植物對于植食性害蟲取食的響應(yīng)。但是目前關(guān)于priming誘導(dǎo)物質(zhì)如何精準(zhǔn)的調(diào)控后續(xù)反應(yīng)知之甚少。茶樹(Camellia sinensis)是原產(chǎn)于中國的重要經(jīng)濟(jì)作物,擁有令人矚目的營養(yǎng)價值和經(jīng)濟(jì)價值。但是,茶樹經(jīng)常因茶尺蠖(Ectropis obliqua Prout)的取食危害減產(chǎn)甚至絕產(chǎn)。順-3-己烯醇((Z)-3-hexenol,z3HOL)作為GLVs的重要組成物質(zhì),可以誘導(dǎo)茶樹進(jìn)入預(yù)啟動狀態(tài)以對抗茶尺蠖的取食危害,但是其誘導(dǎo)的機(jī)理尚不清晰。在本研究中,我們利用z3HOL噴施龍井43號茶樹幼苗并取其幼嫩葉片飼喂茶尺蠖幼蟲,對不同處理下茶尺蠖幼蟲的生長發(fā)育狀況進(jìn)行測定;對茶尺蠖幼蟲取食的經(jīng)和未經(jīng)z3HOL處理的茶樹葉片進(jìn)行了轉(zhuǎn)錄組測序,并對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析挖掘;對轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)顯示的差異性比表達(dá)基因(differentially expressed genes,DEGs)進(jìn)行了基于實時熒光定量PCR技術(shù)(Quantitative Real-time PCR,qRT-PCR)的表達(dá)水平驗證,主要研究結(jié)果如下:(1)連續(xù)飼喂經(jīng)z3HOL處理過的茶樹嫩葉,會明顯降低2齡和3齡的茶尺蠖幼蟲體重量會下降25%~30%,但是對4齡幼蟲無明顯影響;實驗組2齡和3齡幼蟲幼蟲死亡率會上升0.43倍和0.3倍,但是對4齡幼蟲無明顯影響;實驗組幼蟲發(fā)育歷期顯著延長。(2)對轉(zhuǎn)錄組測序結(jié)果進(jìn)行分析,共有318條基因出現(xiàn)了差異性表達(dá)。其中,有58條基因與茶樹的抗性相關(guān),包括:6條控制茉莉酸和乙烯合成的關(guān)鍵酶基因、26條信號轉(zhuǎn)導(dǎo)相關(guān)基因、12條轉(zhuǎn)錄因子相關(guān)基因、14條直接或間接抗性相關(guān)基因。(3)選擇20條差異性表達(dá)基因進(jìn)行qRT-PCR驗證,這20條DEGs包括14條信號轉(zhuǎn)導(dǎo)相關(guān)基因和6條誘導(dǎo)抗性相關(guān)基因。所選基因在茶尺蠖幼蟲取食后表達(dá)水平均發(fā)生上調(diào);有18條基因在z3HOL和茶尺蠖取食的雙重處理下表達(dá)水平顯著高于茶尺蠖幼蟲單一處理;有18條基因在JA和機(jī)械損傷的不同處理下表達(dá)水平上調(diào);有5條信號轉(zhuǎn)導(dǎo)基因在ACC的處理下差異性表達(dá)。我們研究結(jié)果表明,經(jīng)z3HOL誘導(dǎo)處于預(yù)啟動狀態(tài)的茶樹受到茶尺蠖幼蟲取食后,茶樹會通過位于細(xì)胞膜表面的蛋白激酶RLKs和Ca~(2+)信號物質(zhì)快速感受到這些危害刺激。這些信號途徑會在短時間內(nèi)激活MAPK級聯(lián)反應(yīng)和WRKY轉(zhuǎn)錄因子。這些被激活的處于上游的MPKs和WRKYs又接著上調(diào)防御相關(guān)信號物質(zhì)合成的基因,進(jìn)而增加植物體內(nèi)JA、ET等防御類物質(zhì)的含量,并以此來實現(xiàn)對于植食性昆蟲危害的直接或間接防御。同時,JA含量水平的增加又會激活早期信號傳導(dǎo)基因的表達(dá)如RLKs和Ca~(2+),因此,可以作為抗性循環(huán)中放大信號的物質(zhì),并進(jìn)一步提升植物的防御能力。
【學(xué)位單位】：山東農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：S435.711
【部分圖文】：

3HOL的處理對茶尺蠖取食茶樹葉片的影響

處理TreatmentLarval life(days)Pupal length(mm)Pupal width(mm)Pupal weight(mg)Pupal dur(daysControl 13.53 ±0.36 13.58 ±0.07 4.73 ±0.06 125.38 ±4.05 8.30 ±0z3HOL 15.07 ±0.36** 13.45 ±0.06 4.43 ±0.06 ** 108.85 ±3.62** 8.45 ±0星號標(biāo)記表示實驗組和對照組之間存在明顯差異（**P＜0.01；獨立樣本 T 檢驗）Asterisks indicate significant differences between treatments and controls (**P < 0.01; Student’s t test)3.2 數(shù)字基因表達(dá)譜顯示 z3HOL 誘導(dǎo) priming 中茶樹多種基因上調(diào)在得到 z3HOL 處理過的茶樹葉片轉(zhuǎn)錄組分析數(shù)據(jù)后，我們在設(shè)定差異倍數(shù)值大1（P＜0.05）的條件下對差異基因進(jìn)行篩選，共有 318 條基因在此條件之列。以基因釋和現(xiàn)有研究為依據(jù)，我們將參與茶樹不同生理過程和生化反應(yīng)的基因進(jìn)行了歸類在眾多的相關(guān)基因中，如圖 2 所示，有 91 條基因編碼的蛋白質(zhì)功能還未得到解析，陳代謝相關(guān)基因 50 條，生長發(fā)育相關(guān)基因 22 條，轉(zhuǎn)運(yùn)相關(guān)基因 23 條，能量供放相基因 18條。除此之外，有多達(dá) 58條基因與茶樹葉片的抗性相關(guān)。

1 條與 ET 途徑相關(guān)的基因，它是該途徑的關(guān)鍵酶合成基因 ACS。我們進(jìn)一步的實驗數(shù)據(jù)表明，如圖3 所示，這 6 條基因在 z3HOL 的處理下均表現(xiàn)出了較高的上調(diào)水平，除了 2 號酰基輔酶 A 氧化基因(acyl-coenzyme A oxidase,ACX)2 之外的另外 4 條與 JA 途徑相關(guān)的抗性基因，在茉莉酸、茶尺蠖取食、機(jī)械損傷的處理下表達(dá)水平均出現(xiàn)了上調(diào)。表 3 z3HOL處理的茶葉經(jīng)尺蠖幼蟲取食 6h 后表達(dá)上調(diào)的 JA和 ET 途經(jīng)相關(guān)基因Table 3 Upregulated genes of the JA and ET synthetic pathways from z3HOL-primed tea leaves which were subsequentlyexposed to 6 h of TG herbivory差異性表達(dá)基因EST倍數(shù)Log2(Fold change)P 值P-value預(yù)測描述Putative mRNA descriptionJAcomp101226_c0 1.53 0.031 Allene oxide cyclase (Camellia sinensis)comp44285_c0 2
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2890116