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褐飞虱(Niaparvata lugens Stal)是水稻的主要害虫之一,它刺吸水稻韧皮部汁液,干扰光合产物的运输,影响水稻的生长和发育。大量褐飞虱取食会引起水稻的叶片干枯,分蘖枯萎,形成飞虱火烧(hopperburn)。在研究褐飞虱和水稻的互作过程中,水稻对褐飞虱取食的生理生化机理的研究固然重要,但褐飞虱在取食水稻、特别是抗性水稻后其体内的分子反应机理的研究也不容忽视,这将有利于了解褐飞虱如何通过分子水平的调控来对抗水稻的品种抗性,并最终适应新宿主这一现象,为制订科学有效的防治策略提供理论依据。 为了阐明褐飞虱在取食不同水稻品种后,其体内基因水平的调控变化,选取具有不同抗性级别的三种籼稻品种(Oryza sativa L.)作为褐飞虱的取食对象,这三种水稻是:MH63(抗性级别8,第二染色体上有一个弱小的抗性基因位点,因而对褐飞虱具有一定的抗性和耐受性)、B5(抗性级别3,高抗)和TN1(抗性级别9,感虫);所用褐飞虱为生物型2型的4龄若虫。利用cDNA-AFLP技术克隆了取食三种水稻植株后,褐飞虱体内差异表达的基因。在银染的PAGE胶上共分析了2,800个DNA条带,以取食TN1的褐飞虱若虫为对照,发现处理组(取食B5和MH63的若虫)76个DNA条带表现为上调,而只有8个表现为下调。将这84个差异表达的DNA条带从PAGE胶上切下,克隆于T载体中并进行测序。结果表明,这些cDNA序列对应的基因包括了参与信号传导、胁迫反应、基因表达调控、解毒和代谢等重要的基因。经过DNA macroarray筛选,鉴定了四个表达上调的EST,这四个EST分别对应于一个编码PP2A磷酸酶B亚基(PP2Ab)的基因、一个nemo激酶(nemo)基因、一个细胞色素P450单加氧酶(命名为CYP6AX1)基因和一个脯氨酸内肽酶(PEP)基因。Northern杂交显示PP2Ab基因只受B5的诱导,而在取食MH63H和TN1的褐飞虱中检测不到信号,表明B5植株中可能存在PP2Ab的抑制剂,作为抵御植食性昆虫侵害的防御手段,这也可能是B5具有高抗性的原因之一;该基因也可能参与褐飞虱抗逆反应的信号传递。褐飞虱中nemo基因受B5和MH63两种水稻的诱导,且表现为缓慢上调,该基因在果蝇中已被证实与细胞凋亡相关,故推测在褐飞虱取食这两种水稻后,nemo基因参与了虫体某些细胞的凋亡调控;该基因也可能参与褐飞虱其它的抗逆反应的信号传递。CYP6AX1基因在褐飞虱取食B5和MH63后6小时即达到了峰值,且始终维持较高水平,