【摘 要】
:
蔬菜在我国种植产业中位居第二,其中番茄(Solanum lycopersicum)的种植收益高出蔬菜平均水平,全球年产量在蔬菜作物中稳居首位。然而,近年来全球气候变暖和人类活动的日益频繁,在世界范围内加剧了病虫害对农业生产的威胁。光合作用作为植物同化积累干物质的重要生化反应,对植物的生长发育和农作物的产量起着决定性作用。基于此,探究植食昆虫影响番茄生长和光合的内在机制,有助于为生产上监测产量损失以
论文部分内容阅读
蔬菜在我国种植产业中位居第二,其中番茄(Solanum lycopersicum)的种植收益高出蔬菜平均水平,全球年产量在蔬菜作物中稳居首位。然而,近年来全球气候变暖和人类活动的日益频繁,在世界范围内加剧了病虫害对农业生产的威胁。光合作用作为植物同化积累干物质的重要生化反应,对植物的生长发育和农作物的产量起着决定性作用。基于此,探究植食昆虫影响番茄生长和光合的内在机制,有助于为生产上监测产量损失以及创新绿色防控技术提供理论参考和实践基础。考虑番茄的生长始终处于光照强度波动变化的自然环境中,本文围绕棉铃虫(Helicoverpa armigera)取食对番茄光适应的影响展开研究,阐明了棉铃虫取食对番茄在亚强光条件下生长和光合的影响,以及Proton Gradient Regulation 5(PGR5)及其介导的环式电子流(CEF)、和茉莉素(Jasmonates,JAs)及其下游转录因子Myelocytomatosis Protein 2(MYC2)在这一过程中的作用;初步探究了亚强光照射抑制番茄抗虫性的内在机制。主要研究结果如下:1.初步明确了棉铃虫取食对番茄亚强光适应性和CEF的影响。棉铃虫取食会抑制受亚强光照射激发的非光化学猝灭系数(NPQ)和CEF,以及光合色素和花青素的积累,从而加剧光系统II(PSII)和光系统I(PSI)的光抑制,表现为PSII最大光化学效率(Fv/Fm)、PSII实际光化学效率[Y(II)]和PSI反应中心P700最大氧化水平(ΔP700max)、PSI实际光化学效率[Y(I)]的下降,导致净光合速率(Pn)降低,使番茄在亚强光环境中的生长与光合受阻;进一步研究发现,棉铃虫取食对CEF的抑制作用涉及到PGR和NAD(P)H脱氢酶复合体(NDH)两条途径。2.明确了PGR5及其介导的CEF参与调控亚强光条件下棉铃虫取食对番茄光合的抑制过程。PGR5缺失会使CEF受到抑制,不能在亚强光条件下激发NPQ,使Pn及Fv/Fm、Y(II)、ΔP700max、Y(I)等光合参数显著下降,造成严重光抑制甚至光漂白现象的发生,与亚强光条件下经模拟棉铃虫取食处理后的野生型植株表现出相同趋势,且对pgr5突变体叠加模拟棉铃虫取食处理未能加剧其光抑制程度。3.明确了MYC2参与JA信号介导的亚强光条件下棉铃虫取食对番茄CEF的抑制过程。无论是在正常光照条件下还是亚强光照射处理,茉莉酸(JA)信号受阻突变体jai1和MYC2缺失突变体myc2中的CEF受棉铃虫抑制程度较野生型有所减轻,进一步研究发现JA信号通过影响CEF相关基因PGR5、PGR5 Like A1(PGRLA1)、PGR5 Like A2(PGRLA2)和Orange Ripening(ORR)的转录进而抑制CEF的激发,而MYC2只影响其中的PGR5和ORR;酵母单杂交实验和烟草双荧光素酶瞬时表达分析结果证实MYC2能够结合到PGR5的启动子区域并抑制其表达。4.初步探明了亚强光照射抑制番茄抗虫防御反应的内在作用机制。亚强光照射通过抑制JA的生物合成使番茄的抗虫性减弱,具体表现为JA和茉莉酸-异亮氨酸(JA-Ile)的含量以及JA合成基因Lipoxygenase D(LOXD)和12-oxo-phytodienoic Acid Reductase 3(OPR3)的转录水平下调、JA信号诱导蛋白蛋白酶抑制剂(PI-1、PI-2)和苏氨酸脱氨酶(TD)的m RNA转录水平降低、摄食的棉铃虫体型和体重增大,且这种抑制作用会随光照强度恢复正常而恢复;与此同时,水杨酸(SA)含量及其作用因子Non-expresser of Pathogenesis-related Genes 1(NPR1)的转录水平上调,推测亚强光照射可能通过SA与JA相互拮抗影响番茄的抗虫防御反应。综上所述,本文主要揭示了棉铃虫取食通过JA信号转导途径抑制CEF的激活,从而破坏光保护机制,加剧光抑制程度,最终影响番茄在亚强光条件下的生长与光合,并明确了PGR5和MYC2在这一过程中的角色定位;此外还初步探究了亚强光照射影响番茄抗虫性的内在机制。
其他文献
桃(Prunus persica[L.]Batsch)是蔷薇科李属核果类植物,原产中国,是重要的经济作物。桃树流胶病是南方栽培区常见的一类的病害,对于果园的危害较大,选育具有优良抗性的栽培品种对南方地区桃树健康稳定生产具有重要意义。本研究于2016-2019年间,调查了由多个不同地区选育出的共计132个桃品种/系的流胶病田间自然发病情况,选出83个品系进行全基因组重测序,并与抗性表型性状进行关联分
繁殖性状作为家禽重要经济性状之一,受到许多数量性状位点(QTLs)和基因调控,揭示这些基因的遗传效应和调控机制,有利于对家禽繁殖性状的有效选择。本研究以RF酰胺相关肽(RFamide-relatedpeptide,RFRP)为繁殖性状候选基因,以振宁黄鸡为研究对象,采用直接测序的方法鉴定RFRP基因的SNP,并分析其表达特征及多态性与鸡繁殖性状的相关性,并对开产日龄与鸡繁殖性状、激素水平以及下丘脑
有机酸是决定果实风味的主要物质之一,柠檬酸是柑橘果实的主要有机酸。本研究以柑橘类果实和汁胞为材料,探索了磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶(PEPCK)参与柠檬酸降解的代谢的路径,并讨论了PEPCK在柠檬酸降解代谢网络中的作用。主要结果如下:1.获得两个柑橘PEPCK编码基因。在柑橘基因组数据库中搜索得到两个PEPCK编码基因,Cit PEPCK1和Cit PEPCK2。系统发育分析和序列比较分析表明两基因的
果皮色泽是果实品质的重要指标之一,红梨色泽的形成主要依赖于果皮中花青苷的积累。遗传基础是合成花青苷的决定因素,目前花青苷合成结构基因的研究已较为明确,MYB等转录因子对花青苷生物合成的调控已有深入研究,但对于红梨果皮着色的关键基因的定位及其功能研究仍较少。‘红早酥’梨是绿皮‘早酥’梨的芽变,其果皮可以积累花青苷。本研究以‘玉露香’与‘红早酥’的F1代杂交群体为主要试验材料,对‘红早酥’着色关键基因
蔬菜育苗是蔬菜生产过程中极其重要的环节,会直接影响蔬菜的产量和品质。通过良好的育苗管理,不仅可以培育出优质秧苗,还能使其提前适应大田的生长环境,为蔬菜后期的质量提供保障。在设施生产中,低温寡照以及土壤贫瘠等问题极大地限制了辣椒等设施蔬菜的可持续生产。因此,在育苗管理期间提高秧苗的抗逆性以及对土壤环境的适应性至关重要。补光是设施蔬菜生产过程中重要的光环境调控手段,能够有效促进蔬菜作物的生长发育,通过
芥蓝(Brassica oleracea var.alboglabra)是我国特产的蔬菜之一,是重要的芸薹属蔬菜作物。芥蓝芽菜营养丰富,特别是富含芥子油苷(glucosinolate,GLS)等生物活性物质,生长周期短且易于栽培,已成为芥蓝优质高效的新型生产方式。芥子油苷是广泛分布在十字花科植物中的一类重要的次生代谢物质,芥子油苷及其降解产物具有多种生物学功能,影响蔬菜风味并具有抗癌功效。MYB2
番茄(Solanum lycopersicum)作为我国南北方广泛种植的一种园艺作物,营养丰富,具有高附加值。作为一种喜温蔬菜,番茄对低温反应敏感,其最适生长温度为20-25℃,适宜的温度对于提高番茄产量,改良品质具有积极作用。因而,探索番茄低温抗性机制,提高番茄低温抗性具有重要意义。乙烯响应因子ERFs受到激素信号及胁迫条件诱导,在植物对譬如病原菌、机械损伤、极端温度、紫外线、干旱和高盐等生物和
植物在整个生命周期中经常遭受到各样的生物与非生物逆境胁迫。为了适应这些逆境胁迫,植物进化形成能够感知逆境信号并做出最佳平衡生长和防御反应的分子机制,其中涉及应答逆境胁迫的基因表达转录调控机制。PLATZ(plant AT-rich sequence and zinc-binding protein)转录因子是一类新发现的植物特有的DNA结合蛋白,能非特异性地结合富含A/T序列并抑制转录。水稻和拟南
植物在种子萌发、幼苗逐渐成熟并开花结果最终衰老死亡的全过程当中,会一直遭遇到各种生物的侵袭打扰或者是非生物逆境的威胁与挑战。TGA转录因子作为真核生物分布最为广泛且最保守的bZIP转录因子家族中的一员。其功能也十分广泛,既参与到水杨酸(SA)和茉莉酸/乙烯(JA/ETH)的防御反应中,也参与到抗逆反应如盐胁迫,氧化胁迫中,在调控氮元素响应、镉运输中也能见到它,甚至农药残留代谢过程中也有它的参与,在
番茄(Solanum lycopersicum)是我国设施栽培面积最大的蔬菜作物,市场前景广阔,但生产中普遍存在氮(N)、磷(P)等养分利用率降低的问题,严重限制番茄产业可持续发展。丛枝菌根是丛枝菌根真菌(Arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)与植株之间形成的一种互惠共生结构,它可以通过真菌与植物之间的双向营养交换提高植物吸收土壤矿质元素的能力,尤其是P元素。除此之外,