【摘 要】
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水稻是世界上重要的粮食作物,是世界上一半人口的口粮,而褐飞虱是为害水稻,影响水稻产量最严重的害虫之一,若能加强水稻与褐飞虱互作机制的研究,可为培育抗褐飞虱水稻品种提供支持。植物细胞壁是植物抵抗外界威胁的第一道屏障,在植物生长、细胞分化、细胞间通讯、水分运输和防御等多种生命活动中起着重要作用,植物胞泌复合体在细胞壁的生长发育以及细胞壁抗性也起着重要作用。但目前,在水稻与褐飞虱互作过程中,水稻细胞壁发
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水稻是世界上重要的粮食作物,是世界上一半人口的口粮,而褐飞虱是为害水稻,影响水稻产量最严重的害虫之一,若能加强水稻与褐飞虱互作机制的研究,可为培育抗褐飞虱水稻品种提供支持。植物细胞壁是植物抵抗外界威胁的第一道屏障,在植物生长、细胞分化、细胞间通讯、水分运输和防御等多种生命活动中起着重要作用,植物胞泌复合体在细胞壁的生长发育以及细胞壁抗性也起着重要作用。但目前,在水稻与褐飞虱互作过程中,水稻细胞壁发挥什么样的功能以及如何发挥功能尚不明确。特别是在在褐飞虱取食水稻过程中,水稻细胞壁组成物成分生了哪些变化,以及在此过程中,胞泌复合体扮演着怎样的角色,都未被研究过。在本实验室之前的研究中证明了:1.胞泌复合体亚基蛋白Os Exo70E1会受到水稻抗褐飞虱基因Bph6的作用,提高外泌量,并且被褐飞虱取食后,9311-Bph6-NIL相对9311会有细胞壁成分含量上的变化及厚度的增加;2.抑制Os Exo70E1基因的表达可以降低Nip-Bph6-NIL的抗性。后续实验中也发现BPH6与胞泌复合体亚基Os Exo70E1、Os Exo70H3均会发生蛋白互作,进一步说明胞泌复合体亚基在Bph6调控的抗性通路中起着重要作用。所以为了进一步研究褐飞虱取食水稻后,胞泌复合体亚基究竟在细胞壁抗性中起着何种作用,进行了本课题的研究,目前得到了以下结果:1.从Nip-Bph6-NIL材料中抑制Os Exo70E1或Os Exo70H3不影响水稻细胞次生壁增厚且不会造成水稻细胞本身结构变化;2.与Nip-Bph6-NIL材料相比,RNAi-Os Exo70E1（Ri E1）和RNAi-Os Exo70H3（Ri H3）,在被褐飞虱取食时间72小时后,可溶性糖类、果胶、半纤维素及纤维素等四种多糖类物质含量会显著降低,并且RNAi-Os Exo70E1在可溶性糖类和果胶组分含量减少得更多,RNAi-Os Exo70H3在半纤维素、纤维素及木质素的含量上减少得更多;3.褐飞虱危害水稻的过程是通过口针来完成的,其作用方式与病原菌的侵染过程不同,不会造成大面积的均匀反应,仅仅只会在口针穿刺过的部位有所不同,目前观察到留有口针鞘的位置上,水稻材料会有自发荧光增强的现象;4.不同的材料在定位褐飞虱口针鞘难度上也有所不同,Nip最易定位到大的“鸡爪”状口针鞘,RNAi-Os Exo70H3口针鞘数量相对较少,Nip-Bph6-NIL口针鞘最难定位且不形成许多分支;5.不同材料产生的荧光信号也有较大区别,Nip-Bph6-NIL被取食后,会在韧皮部产生特异性响应,而Nip及RNAi-Os Exo70H3的韧皮部几乎不响应或响应频率低;6.Nip-Bph6-NIL和Nip的木质素单体成分含量或许有不同,但还需要更多证据。综上所述,我们认为Os Exo70E1和Os Exo70H3基因对多种糖类物质及木质素都有调控作用,但是在功能上或各有侧重,Os Exo70E1或许更多与细胞壁糖类和果胶质相关,其功能偏向于信号识别传递等化学防御,而Os Exo70H3的功能可能更偏向于为水稻增强机械强度和物理防御能力。褐飞虱穿刺水稻植株的部位有局部反应,也许同细胞壁的抗性相关,但是还需要在切片上定位口针鞘进一步统计观察。不同材料,褐飞虱取食前后木质素单体的含量或许有变化,但还需要进一步研究。
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