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随着植物基因组测序的完成,拟南芥,烟草,番茄等双子叶植物与昆虫互作的关系已经广受研究,但是作为单子叶作物的水稻在抗虫功能机理方面的研究还很少。我们的先期研究已明确,二化螟取食为害能上调水稻r9LOX-1基因的表达水平;并在此基础上利用农杆菌转化法得到了反义抑制r9LOX-1的转基因水稻品系。
通过GUS染色筛选、Southern杂交及定量PCR检测,我们得到3个T-DNA插入单拷贝、沉默效果好的纯合突变体品系。亚细胞定位及诱导表达谱的结果表明,r9LOX-1定位于细胞叶绿体,并且在二化螟取食、机械损伤及茉莉酸处理的情况下表达水平均显著上调。突变体与正常植株的对照实验表明,r9LOX-1的沉默使水稻受二化螟取食后的JA含量显著上调,于此同时,TrypPIs水平上升;受被激活的JA途径的影响,突变体水稻对二化螟幼虫的生长发育产生抑制,植株耐害性增强,绿叶性气味顺-3-己烯醛释放量下降。另外,r9LOX-1的沉默导致水稻幼苗期根部生长受到抑制,上调的JA同样促使突变体r9LOX-1-21-9提前衰老。
综上所述,r9LOX-1基因的沉默上调了二化螟为害下的水稻JA及TrypPIs的合成水平,增强了水稻对二化螟的抗性,同时参与调控水稻生长发育。