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茶树(Camellia sinensis L.)是我国一种重要的多年生经济作物,而茶小绿叶蝉(Empoasca onukii Matsuda)是茶树上普遍存在的重要害虫,对茶叶产量和品质造成严重危害。本论文以茶小绿叶蝉唾液为切入点,研究茶小绿叶蝉与茶树互作中茶小绿叶蝉唾液及其相关蛋白的功能。论文主要通过模拟茶小绿叶蝉取食方式处理茶树后进行茶小绿叶蝉取食选择性测定、茶树防御酶活性测定、茶树水杨酸与茉莉酸激素测定、植物防御相关基因定量分析,综合运用分子克隆、蛋白表达纯化等技术,具体探讨了茶小绿叶蝉取食及其唾液蛋白所介导的茶树抗虫防御机理。主要研究结果如下:(1)利用茶树被茶小绿叶蝉取食所特异性诱导的II型核糖体失活蛋白基因Cs RIP(Gene Bank登录号:FJ648831)引物进行PCR扩增,电泳结果图显示针刺加茶小绿叶蝉唾液腺匀浆液上清液处理的茶树与茶小绿叶蝉取食处理的茶树有明显亮带,而对照组茶树与针刺加磷酸缓冲液处理的茶树没有条带生成。证明了针刺加茶小绿叶蝉唾液腺匀浆液上清液处理可模拟茶小绿叶蝉取食并诱导茶树的防御反应;(2)茶小绿叶蝉唾液腺匀浆液上清液所诱导的茶树防御反应与茶小绿叶蝉取食所诱导的茶树防御反应相似。利用Y型嗅觉仪进行气味选择性生测,结果表明茶小绿叶蝉对不管茶小绿叶蝉取食或茶小绿叶蝉唾液腺匀浆液上清液处理的茶树均具有明显的趋避性。茶树常见的防御酶活测定结果表明,茶小绿叶蝉唾液腺匀浆液上清液与茶小绿叶蝉取食处理均显著诱导了茶树多酚氧化酶(PPO)、苯丙氨酸解氨酶(PAL)、过氧化物酶(POD)活性上升,其中处理24 h效果最为明显。实时荧光定量PCR结果表明,茶小绿叶蝉唾液腺匀浆液上清液与茶小绿叶蝉取食处理在24 h均显著诱导了茶树的茉莉酸途径合成相关基因脂氧合酶(LOX)、丙二烯环化酶基因(AOC)和水杨酸途径合成相关基因苯丙氨酸解氨酶(PAL)的表达。但是,LOX与AOC的上调的倍数远高于PAL的上调倍数,且茶树茉莉酸途径相关基因多酚氧化酶基因(PPO)与胰蛋白酶抑制剂基因(PI)均显著提升,而水杨酸途径下游基因(病程相关基因PR1、NPR1)没有被显著诱导,却呈现出下降趋势。激素测定结果表明茶小绿叶蝉取食后的茶树叶片茉莉酸含量远高于未取食的茶树叶片。说明茶小绿叶蝉取食主要诱导了茶树的茉莉酸信号途径,可能通过茉莉酸与水杨酸信号通路的拮抗作用,抑制水杨酸途径的下游基因的表达。(3)利用LC-MS/MS技术以茶小绿叶蝉转录组预测的蛋白组为蛋白数据库分析茶小绿叶蝉唾液腺蛋白组。质谱结果表明,茶小绿叶蝉唾液腺至少有1097个蛋白,其中包括水解酶,转运酶,氧化还原酶,ATP合成酶,连接酶,转移酶等。通过信号肽预测软件Signal P以及蛋白质跨膜区分析软件TMHMM预测唾液腺中的潜在分泌蛋白,综合茶小绿叶蝉转录组以及唾液腺蛋白组数据,筛选部分可能对茶树防御机制产生影响的茶小绿叶蝉唾液腺分泌蛋白,其中包括胰蛋白酶、β-葡萄糖苷酶以及漆酶。利用胰蛋白酶、β-葡萄糖苷酶以及漆酶这三种蛋白酶纯品对茶树所产生的影响进一步验证,Y型嗅觉仪选择性生测结果表明茶小绿叶蝉对商业化胰蛋白酶纯品与漆酶纯品处理的茶树具有明显的趋避性。此外,茶树抗性相关酶活测定与抗性基因定量结果显示商业化胰蛋白酶处理的茶树与茶小绿叶蝉唾液腺匀浆液所处理所诱导茶树相关抗性指标变化趋势较为一致,因此认为胰蛋白酶是介导茶树抗性防御反应的茶小绿叶蝉唾液关键的分泌蛋白之一。(4)通过blastp软件从茶小绿叶蝉的唾液腺蛋白组数据库中获得茶小绿叶蝉转录组数据库胰蛋白酶基因Eosep基因片段的转录本序列,利用PCR技术获得其c DNA全长序列。茶小绿叶蝉胰蛋白酶Eosep基因的全长c DNA序列包括一个1377 bp的ORF(开放阅读框),共编码458个氨基酸,并具有由17个氨基酸残基组成的信号肽且无跨膜结构域,可以认定为经典的分泌蛋白。预测其分子式为C2158H3350N608O688S24,推测其蛋白分子量为49.59 k D,理论等电点为4.90;不稳定系数37.23,表明该蛋白状态稳定;总平均亲水系数为-0.524,表明该蛋白为疏水性蛋白。Motif Scan分析结果:204-445 aa为丝氨酸蛋白酶结构域;NCBI预测结果显示此蛋白可能为丝氨酸蛋白酶中的胰蛋白酶。通过体外克隆、表达和纯化获得胰蛋白酶,并用其处理茶树后,发现茶树抗虫防御相关酶活性和基因表达均被诱导。综上所述,本研究发现茶小绿叶蝉唾液腺匀浆液上清液所诱导的茶树防御反应与茶小绿叶蝉取食所诱导的茶树防御反应相似。证明了茶小绿叶蝉唾液腺匀浆液及其唾液腺胰蛋白酶介导的茶树抗虫防御反应与茉莉酸信号途径密切相关,并发现茶小绿叶蝉唾液腺胰蛋白酶可能为茶小绿叶蝉在取食过程中分泌至茶树上的一种能够介导茶树产生抗性防御反应的唾液激发子。本研究结果不仅揭示了唾液及其相关蛋白在调控茶小绿叶蝉与茶树互作中发挥着重要角色,也可为今后茶树害虫综合防治提供更多的理论依据。