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脱落酸(Abscisic acid,ABA)是植物的五大类激素之一,也是一种植物源生物化学农药,可以增强植物对非生物胁迫的抗逆性,并在抵抗病原菌、病毒及害虫等生物胁迫中也起到重要作用。ABA在植物应对病原物侵染过程中所起的作用比较复杂,利于植物抗病或可能促进植物感病,这与其所用浓度与时间有关。植物体内的激素信号间是交互作用的,既可以互相促进、又可以相互拮抗。已有研究发现ABA防御病菌机制之一是参与茉莉酸(Jasmonicacid,JA)的生物合成,激活JA介导的抗病基因的表达,即与JA互作。褐飞虱(Nilipavatalugens,BPH)是一种刺吸式口器害虫,吸食水稻韧皮部汁液为害水稻。褐飞虱刺吸取食可能与病原菌侵染类似,ABA与JA可能互作抗褐飞虱。本文研究了褐飞虱取食外源ABA与JA处理的水稻转录组学分析,ABA和JA互作在水稻抗褐飞虱中的作用,ABA生物合成抑制剂氟啶草酮(Fluridone,FLU)处理水稻对褐飞虱取食和生殖的影响,为水稻抗褐飞虱机理作出新的探索。结果如下:1.褐飞虱取食ABA和JA处理的水稻转录组学分析ABA、JA、BPH、BPH+ABA和BPH+JA处理后水稻差异表达基因的数量分别为1004、144、10692、5425和5499。GO功能注释后发现:5组处理差异基因的分布情况一致,在细胞组成分类、分子功能分类和生物过程中差异基因富集数目最多的功能分别是细胞和细胞组分、催化活性和结合、以及代谢和细胞进程。KEGG通路富集分析发现:ABA、BPH、BPH+ABA和BPH+JA处理后,黄酮与黄酮醇生物合成通路的富集显著性都较高;ABA处理后次生代谢产物的生物合成和植物激素信号转导这两个通路所涉及的差异基因最多。植物信号转导通路中与植物的抗逆性相关的OsbZIP23和OsPP2Cs上调表达,这可能是ABA增强水稻抗逆性的原因之一;次生代谢物合成通路中稻内酯生物合成基因OsKSL4在ABA处理后上调,这可能是ABA增强水稻防御反应的重要途径之一;JA信号途径的转录激活因子OsMYC2在BPH+ABA处理后下调,这可能是ABA与JA互作的关键基因。选取OsMYC2、OsABA8ox2和OsIA423进行实时定量PCR验证,BPH+ABA处理后,OsMYC2表达量显著降低;ABA处理后OsABA8ox2表达量显著增加,OsIAA23显著下降,结果与转录组测序相同,证明了转录组数据的准确性。BPH+ABA处理后,OsMYC2差异表达并涉及植物-病原体相互作用、植物激素信号转导和植物MAPK信号通路三条通路,表明O.sMYC2在植物激素互作和植物病害中发挥着重要作用。2.ABA和JA互作在水稻抗褐飞虱中的作用与对照相比,ABA、BPH+ABA处理后,ABA合成关键基因OsZEP表达量显著下降,OsNCED5表达量显著上升;ABA分解关键基因OsABA8ox1和OsABA8ox3表达量均显著上升;ABA受体基因OsPYL4表达量显著下降,这可能是由于水稻上调ABA分解关键基因、下调ABA合成关键基因OsZEP及受体基因OsPYL4来应对高浓度的ABA胁迫。无褐飞虱取食时,ABA处理利于JA合成,JA转录抑制因子OsJAZ1表达量显著下降,ABA与JA有协同作用;BPH+ABA处理时,水稻ABA含量上升、JA含量下降,JA转录激活因子OsMYC2表达量显著下降,ABA与JA互作在水稻抗褐飞虱中具有拮抗作用。3.FLU处理水稻后对褐飞虱取食和生殖的影响氟啶草酮FLU是一种吡咯烷酮类除草剂,也是ABA生物合成抑制剂。褐飞虱取食15μmol/LFLU处理的感虫水稻品种TN1后,N4波持续时间(取食韧皮部汁液的时间)显著长于对照,但取食FLU处理的中抗水稻品种IR42后,N4波持续时间无明显变化;褐飞虱取食FLU处理的两水稻品种后的生殖能力均无明显变化,但胼胝质沉积面积均显著下降。FLU促进褐飞虱在TN1上的取食行为,抑制TN1和IR42水稻叶鞘胼胝质沉积面积,降低水稻对褐飞虱的抗虫性,进一步验证了 ABA诱导水稻对褐飞虱的抗性。