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蚜虫是小麦生产中的主要害虫,严重危害小麦产量和品质。前期研究发现,钾素在提高小麦的抗蚜性方面具有重要作用,但是,关于施钾提高小麦抗蚜性的机理有待于深入研究。本试验采用室内水培试验,设置4个钾水平(K0.01、K0.1、K2、K10),待小麦幼苗生长至四叶一心时,利用刺探电位图谱(EPG)技术研究蚜虫在不同供钾水平的小麦叶片上的取食行为。同时,在4个钾水平的基础上,设置接蚜与不接蚜处理,应用植物组织的冰冻切片技术,观察蚜虫侵染前后胼胝质在第四叶切片韧皮部中的沉积情况。在此基础上,选择K0.01和K2两个水平,设置接蚜与不接蚜处理,研究不同处理小麦叶片内与胼胝质合成和降解相关的基因GSL2、GSL10、GSL12和BG以及与JA、ET和SA相关的基因AOS、EIN2和PAL的表达的时序变化,初步揭示供钾水平对小麦抗蚜性的影响及其生理机制,为田间小麦蚜虫的生态调控提供科学依据。结果如下:(1)蚜虫取食EPG波形研究表明:在非刺探阶段,蚜虫在K2和K10水平的小麦叶片上,不仅口针开始刺探叶片的时间显著晚于K0.01和K0.1水平,而且蚜虫在前者上的非刺探时间总和以及非刺探平均时间也显著高于后者;在路径刺探阶段,蚜虫在K2和K10水平的小麦叶片上C波持续的时间更长且遇到的机械障碍更多;在韧皮部取食阶段,在K0.01-K2水平之间,第一次E1波开始时间点、第一次E2波开始时间点、E1波持续时间占E波总持续时间的比例、E1波持续时间总和、E1波平均持续时间、无E2波跟随的E1波的时间等六项指标均随着钾水平的提高而增加。就前三项指标而言,在各钾水平之间差异不显著,然而,进一步提高钾水平至K10时,在K0.01和K10之间出现显著差异;就后三项指标而言,在K0.01和K2之间存在显著差异,继续提高钾水平时它们虽然有所增加,但是K2和K10之间差异并不显著。E2波的时间总和在K0.01-K2水平之间,随着钾水平的提高而减少,但各钾水平之间差异不显著,进一步提高钾水平,E2波的时间总和不仅会进一步减少,而且在K0.01和K10之间差异显著。在木质部取食阶段,蚜虫在K0.01水平的小麦叶片上口针在木质部取食波G波的持续时间最长,且随着钾水平的提高G波的持续时间显著降低。(2)不同供钾水平下蚜虫取食诱导韧皮部胼胝质的研究表明:无蚜虫侵染时,各钾水平的小麦叶片韧皮部中均有胼胝质沉积,但是胼胝质的沉积面积和面积占比均较小。当用蚜虫侵染后,与无蚜虫侵染相比,我们发现胼胝质在韧皮部大量沉积。其中,在K0.01-K2水平间胼胝质沉积面积和面积占比均随着钾水平的提高而显著增加。当把侵染小麦叶片的蚜虫移除后,我们发现K2和K10两个水平的小麦叶片中的胼胝质在蚜虫移除后48h即可恢复到无蚜虫侵染状态小麦胼胝质沉积面积,而K0.01和K0.1两个水平则在蚜虫移除后72h时仍略高于无蚜虫侵染状态小麦胼胝质沉积面积。对四个与胼胝质合成和降解相关基因的荧光定量分析表明:无蚜虫侵染时,GSL2、GSL10、GSL12和BG基因的表达量都不高,不同钾水平间也没有显著差异。当有蚜虫侵染时它们的表达量会显著提高,对于GSL2、GSL10和GSL12基因而言,正常钾水平的表达量要高于缺钾水平,而BG基因则在蚜虫侵染发生后48h-72h时间段内正好相反,表现为缺钾水平的小麦BG基因表达量要比正常钾水平的高。(3)钾素对蚜虫侵染激发的信号通路相关基因的研究表明:相对于缺钾水平小麦体内AOS、EIN2和PAL基因而言,正常供钾水平可以显著提高蚜虫侵染情况下相关基因的表达,且两个相邻时间点的基因表达相对平稳。同时,研究也发现,当小麦处于缺钾状态下,AOS、EIN2和PAL基因三者间表现出协同作用,其中AOS和EIN2间的协同作用较为明显。当小麦处于正常钾水平状态下,EIN2和PAL基因在蚜虫侵染前期表现出协同作用,而AOS和PAL基因之间则是在蚜虫侵染前期表现出短暂的拮抗作用,蚜虫侵染后期则又表现出协同作用。