论文部分内容阅读
南方水稻黑条矮缩病毒(Southern rice black-streaked dwarf virus,SRBSDV)和水稻齿叶矮缩病毒(Rice ragged stunt virus,RRSV)分别由白背飞虱和褐飞虱以循回增殖持久型方式传播,前人研究发现,水稻植株感染SRBSDV后,对无毒白背飞虱和带毒褐飞虱的引诱力显著增强,对带毒白背飞虱和无毒褐飞虱的引诱力却显著减弱。为了明确水稻病株对飞虱引诱能力的改变是否因病程不同而异,以及何种因子主导操纵这种引诱能力的改变,本研究采用“Y”型嗅觉仪装置和群体自由选择装置分别测试了无毒和带毒白背飞虱及褐飞虱对不同病程点SRBSDV或RRSV病株的选择偏好行为,并利用RT-qPCR方法定量分析了不同病程点病株病毒含量、抗虫防御相关基因(OsAOS1、OsICS、OsACS2)和挥发物合成相关基因(OsLIS、OsCAS、OsHPL3)的表达水平,所得结果如下:1、SRBSDV和RRSV的侵染能改变水稻植株对介体及非介体飞虱的引诱能力,其改变的模式及强度因病程不同而异,且主要由植株挥发物介导。采用群体自由选择试验和嗅觉选择试验,测试了感染SRBSDV或RRSV的水稻植株对无毒白背飞虱和无毒褐飞虱的引诱能力,结果表明,与水稻健株相比,随着病程的发展,感病植株对介体及非介体飞虱的引诱能力均表现为先减弱后增强再减弱的变化,其中感染SRBSDV或RRSV的病株分别在病程40天和45天左右表现出最强的引诱力。嗅觉选择与群体自由选择的结果基本一致,说明稻株对飞虱选择行为的影响主要由植株挥发物介导。2、与无毒飞虱相比,带毒飞虱对病健株的选择偏好性发生了显著改变。携带SRBSDV的白背飞虱总体上偏好选择健株及感染了RRSV的病株,而携带RRSV的褐飞虱总体上偏好选择健株和感染了SRBSDV的病株。但带毒飞虱的选择行为在自由选择和嗅觉选择试验中表现不完全一致,其差异因病株病程而异,如对于感染SRBSDV 35天左右或感染RRSV 20天左右的病株,带毒白背飞虱或带毒褐飞虱在嗅觉选择时显著偏好健株,但在自由选择时却显著偏好病株。暗示,除嗅觉外,还有其它因素参与了带毒飞虱对水稻植株的选择行为。3、病株对飞虱的引诱能力与其体内病毒含量呈正相关,对于无毒飞虱,病程初期,感病水稻植株体内病毒含量逐渐递增,对无毒飞虱的引诱能力也逐渐增强,分别在病程点40d(SRBSDV)和45d(RRSV)左右时,病毒含量达到最大值,同时引诱能力也达到最强状态;病程后期,水稻植株体内两病毒含量逐渐递减,对无毒飞虱的引诱能力也逐渐减弱。对于带毒飞虱,仅当病毒含量达到较高水平时,病株才表现出增强的引诱能力,其中对带毒非介体飞虱的引诱能力强于对带毒介体的引诱能力,如在病程点40d左右时,60%的带毒白背飞虱和82%的带毒褐飞虱偏好SRBSDV病株;在病程点45d左右时,44%的带毒褐飞虱和64%的带毒白背飞虱偏好RRSV病株。4、病株对飞虱引诱能力的改变与其叶绿素含量变化无关。在病程15-50d期间,感染SRBSDV或RRSV的水稻病株叶绿素相对含量均高于健株,在部分病程点达到差异显著水平,如在病程点15d、20d、25d和50d时,RRSV病株叶绿素相对含量均显著高于健株,而此时期对带毒褐飞虱的引诱能力在病程点20d时显著增强(66%),在病程点25d时显著减弱(40.7%),在病程点50d时显著增强(64.7%),由此可以看出,飞虱自由选择行为与叶绿素变化无关,进一步说明了由叶绿素介导的视觉在飞虱寄主选择行为中不起主导作用。5、病株对飞虱引诱能力的增强与其部分抗虫防御及挥发物合成相关基因表达水平相关。RT-qPCR方法定量分析病株防御相关基因(OsAOS1、Os ICS、OsACS2)及挥发物合成相关基因(OsLIS、OsCAS、OsHPL3)的表达水平,结果显示,相比于健株,在病程点40d左右时,感染SRBSDV的病株中,水稻抗虫防御的三种信号途径(茉莉酸、水杨酸和乙烯途径)合成相关基因OsAOS1、OsICS和OsACS2分别下调约79.7%、46.3%和23.8%;水稻挥发物合成相关基因OsLIS、OsCAS和OsHPL3分别上调约282.2%、73.4%和209.2%。在病程点45d左右时,感染RRSV的病株中,水稻抗虫防御的三种信号途径(茉莉酸、水杨酸和乙烯途径)合成相关基因Os AOS1、OsICS和OsACS2分别下调约35.5%、25.2%和63.3%;水稻挥发物合成相关基因OsLIS、OsCAS和OsHPL3分别上调约114.4%、41.7%和191.7%。即在病株对飞虱引诱能力显著增强的时期,其体内部分抗虫防御相关基因(OsAOS1、OsICS、OsACS2)均不同程度的下调表达,而部分挥发物合成相关基因(OsLIS、OsCAS、OsHPL3)均不同程度的上调表达,意味着病株自身防卫反应减弱,给飞虱提供了偏好取食的条件,同时引诱性挥发物合成能力增强,可释放足量的挥发性物质对飞虱产生增强的引诱作用。这些研究结果更深入地认识了“SRBSDV/RRSV-白背飞虱褐飞虱-水稻”之间的互作表型及分子机理,进而为两种病毒病的流行规律研究及预测预报提供新思路。