脱落酸在水稻抗褐飞虱中的功能及作用机制研究

国内外有关水稻抗虫机理中植物激素的研究完全忽视了脱落酸（ABA）在褐飞虱侵入早期在水稻抗虫中的作用。本课题组的研究已发现抗、感虫水稻体内ABA含量不同，受褐飞虱侵害后根、叶ABA变化也不同。胼胝质是植物抵御生物入侵的重要屏障，病原菌侵害早期内源及外源ABA诱导了植物体胼胝质的形成，在抗病中起重要作用。褐飞虱作为刺吸式口器的害虫，同病原菌对植物侵害产生相似的反应。ABA有可能诱导胼胝质形成，利于植物抗虫性。本项目利用外源ABA和ABA合成抑制剂（氟啶草酮）处理代表性抗、感虫水稻并接种褐飞虱研究ABA在水稻抗虫中的功能及ABA对水稻胼胝质形成的影响，ABA诱导胼胝质合成酶基因表达及降解胼胝质的β－1，3－葡聚糖水解酶基因表达变化。本项目从ABA诱导水稻胼胝质形成来研究水稻的抗虫性对褐飞虱的综合治理具有重要意义，为从另一角度调节水稻抗虫性提出思路，对其它刺吸式口器害虫的综合治理有借鉴作用。

本项目对外源ABA处理抗虫水稻IR42、感虫水稻TN1并接种褐飞虱后水稻抗虫性的变化及抗虫性的机制进行了初步研究。项目组成员通过研究已明确外源ABA处理后能够降低水稻植株功能损失指数及增加水稻植株干物质重，降低取食水稻的褐飞虱的产卵量及其卵黄原蛋白基因的Nlvg mRNA表达，进而减少了水稻损失，提高了水稻植株的抗虫性。进一步对其抗性的机制进行了研究，发现外源ABA处理后提高了水稻植株内源ABA含量及水稻叶鞘的胼胝质含量。胼胝质由胼胝质基因控制，胼胝质有合成酶基因10个（OsGSL 1、OsGSL2、OsGSL 3、OsGSL4、OsGSL 5、OsGSL 6、OsGSL 7、OsGSL8、OsGSL9、OsGSL 10），水解酶基因6个（Osg 1、Gns 2、Gns 3、Gns4、Gns 5、Gns 6），根据半定量表达结果，Osg 1 在感虫品种TN1表达，抗虫品种IR42不表达，筛选胼胝质合成酶及水解酶基因进行荧光定量分析。其中喷施ABA并接虫后两水稻品种多数胼胝质合成酶基因表达较未喷ABA并接虫的水稻有所增加。水稻受到褐飞虱取食1 d 后，感、抗虫品种胼胝质合成酶基因表达增加，取食2 d 后，TN1胼胝质合成酶基因表达仍增加，而IR42 呈下降趋势，外源ABA对TN1的影响较IR42长。TN1胼胝质水解酶较IR42易降解，而外施ABA后能显著减少TN1胼胝质的降解。对以上问题的研究，不仅阐明了ABA增强了水稻抗虫性，明确了胼胝质合成酶及水解酶的变化，对后续的进一步验证提供了基础。从脱落酸诱导水稻细胞壁胼胝质形成方面研究水稻的抗虫性对褐飞虱的综合治理具有重要意义，为之前的水稻抗虫性机理做出必要的补充，也为水稻抗虫品种的选育提出了新的理论依据，褐飞虱作为一种刺吸式口器害虫的代表，本项目的研究将为其它刺吸式害虫的综合治理提供参考。