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褐飞虱(NilaparvatalugensSt?l)是水稻(Oryza sativaL.)的主要害虫，与水稻共进化的时间有约25万年。褐飞虱取食水稻时，用口针刺穿植物表皮，然后穿透植物细胞壁，进入到韧皮部吸取汁液。在取食过程中，褐飞虱分泌唾液进入植物组织。刺吸式昆虫的唾液在它们与植物的互作过程中起着至关重要的作用，决定了昆虫与寄主植物之间的相容性。广义上，能够被昆虫分泌到植物细胞中，并且可以对宿主细胞的结构和功能造成某种改变的唾液蛋白和其他分子被称为效应子。目前，从褐飞虱中只鉴定了少数几个效应子。
本文对褐飞虱唾液腺转录组进行了分析，预测出了1140个唾液分泌蛋白质，得到了褐飞虱唾液分泌蛋白组。对该分泌蛋白组的分析发现，褐飞虱中存在保守的和快速进化的唾液蛋白。通过在烟草叶片和水稻原生质体中表达64个褐飞虱唾液蛋白，筛选得到了6个可以引起植物反应的候选效应子。其中，唾液蛋白Nl12、Nl16、Nl28和Nl43引起了烟草叶片细胞死亡，Nl40引起叶片褪绿，Nl32则导致烟草植株矮小。实验结果表明这些唾液蛋白可能具有效应子的功能。
组织表达分析显示，上述6个候选效应子在唾液腺中的表达水平高于其他组织。对候选效应子在植物中的亚细胞定位和引起细胞死亡的结构域进行了分析，结果显示了褐飞虱候选效应子在结构和功能上的多样性。Nl28、Nl40和Nl43是褐飞虱特异性蛋白质，而Nl12(protein disulfide-isomerase)、Nl16(apolipophorin-Ⅲ)和Nl32(chemosensory protein)是昆虫的保守蛋白。我们的结果表明，与植物病原菌相比，褐飞虱的效应子可能更加保守。Nl40家族有着多种由可变剪切形成的转录本，是褐飞虱中效应蛋白快速进化和扩展的典型例子。
我们对NlCSPs(Nilaparvata lugenschemosensory proteins)的蛋白结构、亚细胞定位和引起烟草的表型变化进行了分析。烟草瞬时转化实验发现，NlCSP家族成员可导致烟草植株不同程度的矮小和细胞死亡。PVX(PotatoVirus X)是一种可感染烟草的病毒，用PVX-NlCSP1转染烟草，其顶端叶片的PVX-CP基因的表达量比对照明显升高，这表明NlCSP1增强了PVXRNA的积累，增强了PVX病毒的致病性。对NlCSPs在烟草中的亚细胞定位进行了研究，11个NlCSP家族成员中有4个(NlCSP1、NlCSP4、NlCSP5和NlCSP9)主要定位在烟草细胞核，其余7个定位于细胞核和细胞质。结构分析发现，NlCSP1、NlCSP4和NlCSP5的OS-D结构域两端和中间的碱性氨基酸K和R影响其核定位，而NlCSP9的核定位信号则位于74-130aa区域。对NlCSP家族的11个成员的碱性氨基酸(K， R)频率进行了统计，发现其平均频率在15%以上。因此我们认为，NlCSP家族富含碱性氨基酸K和R，可能容易形成核定位信号。NlCSPs通过OS-D结构域在烟草中引起矮小表型，保留或者去掉信号肽都不影响其在烟草中引起矮小表型的功能。OS-D结构域两端的一些氨基酸缺失后，蛋白变得更容易降解，因此我们认为NlCSPs的OS-D结构域两端的区域影响了蛋白的稳定性。烟草瞬时转化实验发现，来自6个不同目昆虫的8个CSPs都可以在烟草中引起矮小表型。蛋白质空间结构预测发现，6个不同目昆虫中的CSPs有着相似的空间结构，都是由大约6个α螺旋组成的球状结构。我们挑选了在8个CSPs中都保守的14个位点，对NlCSP1进行了氨基酸突变实验，结果表明，一个或者两个氨基酸的突变不会对NlCSP1的功能产生影响。
NlCSP1在烟草中表达可以引起植株矮小表型，还能增强PVX病毒的致病性,其功能与病毒的RNA沉默抑制子相似，所以我们在16c本氏烟草中检测了NlCSP1抑制GFP沉默的能力。结果表明，NlCSP1在烟草中不能抑制局部的GFP沉默，但是可以抑制系统性的GFP沉默，因此，NlCSP1可能是一个RNA沉默抑制子。进一步分析发现，和对照GFP相比，NlCSP1不能引起烟草未注射部位叶片RNA沉默相关基因(NbDCL2、NbDCL4、NbRDR1、NbRDR6、NbAGO1和NbAGO4)表达的明显变化。我们将35S-NlCSP1和对照35S-GFP注射烟草12天后，通过小RNA测序，鉴定到了在烟草注射部位叶片中差异表达的106个miRNAs和在顶端未注射部位叶片中差异表达的97个miRNAs，以及差异表达的miRNAs的314个和467个靶基因。GO分析发现，在差异表达的miRNAs靶基因中，定位在细胞核的靶基因数量最多。KEGG富集分析发现，参与植物激素信号转导的miRNAs靶基因数量最多。靶基因的细胞核定位和参与激素信号转导都和NlCSP1在烟草中引以起矮小表型相关。
我们发现NlCSP1在褐飞虱唾液腺中高表达，在褐飞虱取食水稻的时候，NlCSP1可以被分泌进入水稻组织，并且NlCSP1转基因的水稻可以促进褐飞虱的取食，起到效应子的作用。NlCSP1作为效应子的功能还需要进一步的研究。
本文对褐飞虱唾液腺转录组进行了分析，预测出了1140个唾液分泌蛋白质，得到了褐飞虱唾液分泌蛋白组。对该分泌蛋白组的分析发现，褐飞虱中存在保守的和快速进化的唾液蛋白。通过在烟草叶片和水稻原生质体中表达64个褐飞虱唾液蛋白，筛选得到了6个可以引起植物反应的候选效应子。其中，唾液蛋白Nl12、Nl16、Nl28和Nl43引起了烟草叶片细胞死亡，Nl40引起叶片褪绿，Nl32则导致烟草植株矮小。实验结果表明这些唾液蛋白可能具有效应子的功能。
组织表达分析显示，上述6个候选效应子在唾液腺中的表达水平高于其他组织。对候选效应子在植物中的亚细胞定位和引起细胞死亡的结构域进行了分析，结果显示了褐飞虱候选效应子在结构和功能上的多样性。Nl28、Nl40和Nl43是褐飞虱特异性蛋白质，而Nl12(protein disulfide-isomerase)、Nl16(apolipophorin-Ⅲ)和Nl32(chemosensory protein)是昆虫的保守蛋白。我们的结果表明，与植物病原菌相比，褐飞虱的效应子可能更加保守。Nl40家族有着多种由可变剪切形成的转录本，是褐飞虱中效应蛋白快速进化和扩展的典型例子。
我们对NlCSPs(Nilaparvata lugenschemosensory proteins)的蛋白结构、亚细胞定位和引起烟草的表型变化进行了分析。烟草瞬时转化实验发现，NlCSP家族成员可导致烟草植株不同程度的矮小和细胞死亡。PVX(PotatoVirus X)是一种可感染烟草的病毒，用PVX-NlCSP1转染烟草，其顶端叶片的PVX-CP基因的表达量比对照明显升高，这表明NlCSP1增强了PVXRNA的积累，增强了PVX病毒的致病性。对NlCSPs在烟草中的亚细胞定位进行了研究，11个NlCSP家族成员中有4个(NlCSP1、NlCSP4、NlCSP5和NlCSP9)主要定位在烟草细胞核，其余7个定位于细胞核和细胞质。结构分析发现，NlCSP1、NlCSP4和NlCSP5的OS-D结构域两端和中间的碱性氨基酸K和R影响其核定位，而NlCSP9的核定位信号则位于74-130aa区域。对NlCSP家族的11个成员的碱性氨基酸(K， R)频率进行了统计，发现其平均频率在15%以上。因此我们认为，NlCSP家族富含碱性氨基酸K和R，可能容易形成核定位信号。NlCSPs通过OS-D结构域在烟草中引起矮小表型，保留或者去掉信号肽都不影响其在烟草中引起矮小表型的功能。OS-D结构域两端的一些氨基酸缺失后，蛋白变得更容易降解，因此我们认为NlCSPs的OS-D结构域两端的区域影响了蛋白的稳定性。烟草瞬时转化实验发现，来自6个不同目昆虫的8个CSPs都可以在烟草中引起矮小表型。蛋白质空间结构预测发现，6个不同目昆虫中的CSPs有着相似的空间结构，都是由大约6个α螺旋组成的球状结构。我们挑选了在8个CSPs中都保守的14个位点，对NlCSP1进行了氨基酸突变实验，结果表明，一个或者两个氨基酸的突变不会对NlCSP1的功能产生影响。
NlCSP1在烟草中表达可以引起植株矮小表型，还能增强PVX病毒的致病性,其功能与病毒的RNA沉默抑制子相似，所以我们在16c本氏烟草中检测了NlCSP1抑制GFP沉默的能力。结果表明，NlCSP1在烟草中不能抑制局部的GFP沉默，但是可以抑制系统性的GFP沉默，因此，NlCSP1可能是一个RNA沉默抑制子。进一步分析发现，和对照GFP相比，NlCSP1不能引起烟草未注射部位叶片RNA沉默相关基因(NbDCL2、NbDCL4、NbRDR1、NbRDR6、NbAGO1和NbAGO4)表达的明显变化。我们将35S-NlCSP1和对照35S-GFP注射烟草12天后，通过小RNA测序，鉴定到了在烟草注射部位叶片中差异表达的106个miRNAs和在顶端未注射部位叶片中差异表达的97个miRNAs，以及差异表达的miRNAs的314个和467个靶基因。GO分析发现，在差异表达的miRNAs靶基因中，定位在细胞核的靶基因数量最多。KEGG富集分析发现，参与植物激素信号转导的miRNAs靶基因数量最多。靶基因的细胞核定位和参与激素信号转导都和NlCSP1在烟草中引以起矮小表型相关。
我们发现NlCSP1在褐飞虱唾液腺中高表达，在褐飞虱取食水稻的时候，NlCSP1可以被分泌进入水稻组织，并且NlCSP1转基因的水稻可以促进褐飞虱的取食，起到效应子的作用。NlCSP1作为效应子的功能还需要进一步的研究。