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唾液作为昆虫与植物、病原微生物三者交互界面中最关键和最密切的昆虫物质,在昆虫取食、调控宿主防御反应和传播病原微生物等方面发挥着重要作用,灰飞虱(Laodelphax striatellus,Small brown planthopper, SBPH)是我国水稻上重要的刺吸式口器害虫。以灰飞虱等重大农业害虫为靶标对象,解析这些唾液蛋白在灰飞虱取食以及调控植物防御反应中的作用,可以为揭示刺吸式昆虫的致害机理、阐明其与植物的协同进化、指导害虫有效治理等提供一定的思路。
根据本实验室对灰飞虱唾液蛋白组的测定结果,结合qRT-PCR实验结果,选择了在唾液腺中特异性高表达和卵低表达的LsSEF1为对象,研究该唾液蛋白在灰飞虱取食和调控水稻防御反应中的作用。LsSEF1与NCBI上已知的蛋白同源性均较低,序列分析表明,LsSEF1含有信号肽,具有典型的EF-hand钙离子结合蛋白结构域。同时试验表明,原核表达出的LsSEF1重组蛋白具有钙离子结合能力,并在灰飞虱取食过程中可以进入水稻细胞质和细胞核中,这表明LsSEF1可能在灰飞虱与水稻的互作关系中扮演着重要角色。
RNA干扰(RNAi)表明,注射LsSEF1dsRNA能够有效地降低灰飞虱中LsSEF1基因的表达量,发现LsSEF1沉默后会导致灰飞虱与取食相关的一系列生理活动受到不利影响,这包括:1.沉默灰飞虱的取食行为发生了变化,韧皮部取食时间减少,灰飞虱口针不刺探和在表皮细胞和叶肉细胞刺吸的时间显著增加;2.沉默会导致灰飞虱的取食量明显降低;3.取食量不足,进而导致灰飞虱存活率降低,出现了显著的致死现象;4.同时,取食量不足,营养摄取匮乏进而导致灰飞虱的产卵量也显著性降低。可见LsSEF1通过参与取食过程进而影响了灰飞虱生长发育的各个阶段。并且沉默LsSEF1的灰飞虱取食水稻,可显著加重水稻细胞死亡的程度。这推测LsSEF1进入水稻后能够抑制水稻的细胞死亡。
综上可知,效应子LsSEF1通过结合钙离子在灰飞虱取食和抑制水稻细胞死亡的过程中具有重要作用。
根据本实验室对灰飞虱唾液蛋白组的测定结果,结合qRT-PCR实验结果,选择了在唾液腺中特异性高表达和卵低表达的LsSEF1为对象,研究该唾液蛋白在灰飞虱取食和调控水稻防御反应中的作用。LsSEF1与NCBI上已知的蛋白同源性均较低,序列分析表明,LsSEF1含有信号肽,具有典型的EF-hand钙离子结合蛋白结构域。同时试验表明,原核表达出的LsSEF1重组蛋白具有钙离子结合能力,并在灰飞虱取食过程中可以进入水稻细胞质和细胞核中,这表明LsSEF1可能在灰飞虱与水稻的互作关系中扮演着重要角色。
RNA干扰(RNAi)表明,注射LsSEF1dsRNA能够有效地降低灰飞虱中LsSEF1基因的表达量,发现LsSEF1沉默后会导致灰飞虱与取食相关的一系列生理活动受到不利影响,这包括:1.沉默灰飞虱的取食行为发生了变化,韧皮部取食时间减少,灰飞虱口针不刺探和在表皮细胞和叶肉细胞刺吸的时间显著增加;2.沉默会导致灰飞虱的取食量明显降低;3.取食量不足,进而导致灰飞虱存活率降低,出现了显著的致死现象;4.同时,取食量不足,营养摄取匮乏进而导致灰飞虱的产卵量也显著性降低。可见LsSEF1通过参与取食过程进而影响了灰飞虱生长发育的各个阶段。并且沉默LsSEF1的灰飞虱取食水稻,可显著加重水稻细胞死亡的程度。这推测LsSEF1进入水稻后能够抑制水稻的细胞死亡。
综上可知,效应子LsSEF1通过结合钙离子在灰飞虱取食和抑制水稻细胞死亡的过程中具有重要作用。