鈣素在西花薊馬取食誘導(dǎo)菜豆防御反應(yīng)中的作用.pdf

1、蟲害誘導(dǎo)的植物防御反應(yīng)是昆蟲—寄主植物互作機理的重要內(nèi)容，且隨著植物抗性機制的逐步揭示，越來越多的科研工作者們已試圖從植物自身的抗性機制出發(fā)來尋求新的防治蟲害的思路。纓翅目害蟲西花薊馬作為全球最重要的農(nóng)業(yè)害蟲之一，其取食產(chǎn)卵傷害及傳毒特性已給全世界的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來巨大損失。本研究以西花薊馬—菜豆作為研究體系，外施鈣素（CaCl2）及Ca2+抑制劑[EGTA(乙二醇雙(2-氨基乙基醚)四乙酸)和 LaCl3(氯化鑭)]為重要研究方法，分別從

2、生化水平(植物內(nèi)源激素含量及酶活力測定)和分子水平上(植物防御基因表達(dá)量)研究了西花薊馬取食對菜豆植株茉莉酸信號途徑和水楊酸信號途徑關(guān)鍵信號分子（茉莉酸 JA和水楊酸 SA）含量，關(guān)鍵防御酶(脂氧合酶 LOX、丙二烯氧化酶合成酶AOS、苯丙氨酸解氨酶 PAL及β-1,3葡聚糖酶)活力及防御基因(脂氧合酶基因LOX，丙二烯氧化酶合成酶基因 AOS，苯丙氨酸解氨酶基因 PAL，β-1,3葡聚糖酶基因PR-2)轉(zhuǎn)錄水平的變化。確定了菜豆體內(nèi)的

3、茉莉酸信號途徑和水楊酸信號途徑對西花薊馬取食脅迫的響應(yīng)機制以及Ca2+在兩類信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑中的作用，研究結(jié)果如下：
　　1．鈣素在西花薊馬取食誘導(dǎo)菜豆防御酶活性中的作用
　　通過酶促動力學(xué)反應(yīng)，測定了 DTF（薊馬取食）、CaCL2、CaCL2+DTF、EGTA+DTF、LaCL3+DTF及CK這幾個處理組合對菜豆葉片四種防御酶酶活性的影響情況，結(jié)果表明，包括對照組在內(nèi)的6個處理組合的4種防御酶活性在整個測定時期差異顯著（P＜

4、0.05）。但不論何種處理下，同一種酶達(dá)到峰值的時間接近，但各酶活性達(dá)到峰值時期不一致：LOX活性在第6 h有最大值；AOS活性在第24 h達(dá)到最大值；PAL活性在第0 h有最大值；PR-2活性在第6 h達(dá)到最大值。在上述各峰期，西花薊馬取食及噴施 CaCl2（Ca2+）的處理組酶活性值均比對照組大，且Ca2+處理后的葉片經(jīng)西花薊馬取食后的酶活性值比單獨的西花薊馬取食要高，而抑制劑EGTA和LaCl3（La3+）處理后的葉片經(jīng)西花薊馬取

5、食后，酶活性值比單獨的西花薊馬取食低，且兩種抑制劑處理組合間的酶活性值差異均不顯著（P＞0.05）。另外，單獨噴施CaCl2后，LOX和PR-2活性分別有個最大的峰期，分別為第3 h和第24 h。
　　2．鈣素在西花薊馬取食誘導(dǎo)菜豆防御基因表達(dá)中的作用
　　利用 RT-qPCR法測定了信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑關(guān)鍵防御基因的表達(dá)量，結(jié)果表明，薊馬取食誘導(dǎo)后，在第6h，茉莉酸信號途徑中的LOX最先出現(xiàn)表達(dá)高峰，隨后AOS表達(dá)量在第12h出現(xiàn)

6、第一個高峰期，這兩個防御基因的表達(dá)量在薊馬取食誘導(dǎo)后的第48h均達(dá)到第二個峰值。相比之下，SA信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑關(guān)鍵防御基因PAL和 PR-2表達(dá)量均遲于 LOX基因上升，都在第12h到達(dá)第一個高峰，此后 PAL基因的表達(dá)量一直處于下降趨勢，而PR-2基因的表達(dá)量在第48h又出現(xiàn)第二個峰值。施加Ca2+后，每個防御基因的表達(dá)量在薊馬取食誘導(dǎo)的高峰期都得到了顯著增強，而鈣離子抑制劑EGTA和LaCl3則能顯著抑制薊馬取食對防御基因表達(dá)的誘導(dǎo)作用

7、，且抑制程度最大時能使基因表達(dá)量降低一半以上，但兩類抑制劑對各防御基因表達(dá)量的抑制程度在大多數(shù)時段存在顯著差異，且這種差異呈現(xiàn)出不規(guī)律性，即有時EGTA的抑制強度大，有時LaCl3的抑制強度大，雖然如此，從數(shù)值上看，二者間的抑制強度還是比較接近的。
　　3．鈣素在西花薊馬取食誘導(dǎo)菜豆內(nèi)源茉莉酸和水楊酸含量變化中的作用
　　通過采用GC法測定了菜豆葉片內(nèi)源JA與SA的含量的變化和異同。結(jié)果表明，健康菜豆葉片的內(nèi)源JA和SA含量

8、在整個處理時段內(nèi)出現(xiàn)明顯波動。與健康對照相比，西花薊馬取食后1h，內(nèi)源JA含量顯著增加，隨后緩慢下降，到取食后第24h又有大幅回升，隨后下降。與此相對應(yīng)，薊馬取食后，內(nèi)源SA含量滯后于JA含量增加，分別在取食后第6 h和48 h出現(xiàn)最大值。外施CaCL2能顯著提高薊馬取食后誘導(dǎo)的內(nèi)源JA和SA的含量，而單獨噴施CaCL2也能引起葉片內(nèi)JA和SA含量在特定時期內(nèi)快速增加。此外，經(jīng)鈣離子抑制劑EGTA和LaCl3預(yù)處理菜豆葉片后，薊馬取食對