茶尺蠖幼虫唾液蛋白Cc1H和Cc2H在调控茶树防御反应中的作用与机理

In this project, we will investigate the expression patterns of two genes, Cc1H and Cc2H, which have been cloned previously from salivary gland of Ectropis obliqua larvae, and the proteins encoding by the two genes will be expressed in a bacterial system using standard protocols. Mutants of E. obliqua larvae silencing Cc1H and/or Cc2H will be obtained by RNAi techneque. The levels of defense-related signal molecules, jasmonic acid, salicylic acid, ethylene and H2O2, compounds and genes' transcripts in tea plants when infested by normal tea geometrid larvae, their mutants, mechanical wounding or mechanical wounding plus Cc1H or/and Cc2H will be investigated. Moreover, the influence of tea plants that are infested by normal tea geometrid larvae, their mutants, mechanical wounding or mechanical wounding plus Cc1H or/and Cc2H on the behavior and performance of tea geometrid and its parasitoid will be tested. This comprehensive analysis will elucidate the role of the two proteins Cc1H and Cc2H in the herbivore-induced defense responses in tea plants. The study will not only provide new insights into mechanisms of plant-insect interactions and herbivore induced plant defenses, but also lay the foundation for the exploitation of nonharmless pest control methods, such as breeding of tea varieties resistant to herbivores.

选择具有很好研究工作基础的两个茶尺蠖幼虫唾液蛋白基因Cc1H和Cc2H为研究对象，利用定量PCR和体外表达技术，分析两个候选基因的表达特征，并获得具有活性的体外表达蛋白；利用转基因技术，获得沉默Cc1H或（和）Cc2H的茶尺蠖幼虫突变体；利用分子生物学、分析化学以及昆虫学等研究技术，比较正常茶尺蠖幼虫与茶尺蠖幼虫突变体取食后茶树中4种信号分子含量、相关防御化合物浓度与相关防御基因转录水平的差异，以及这些被取食后茶树对茶尺蠖及其天敌行为与种群适合度的影响，结合比较外用体外表达Cc1H或Cc2H蛋白处理茶树后上述各方面的变化，剖析Cc1H和Cc2H两个唾液蛋白在调控茶树诱导防御反应中的作用、异同点及其分子机理。项目的实施，不仅在理论上可加深对植食性昆虫与植物互作关系、植物诱导防御反应机理等方面的认识，而且在实践上也可为开发害虫无公害治理新途径提供理论指导。

选择茶尺蠖幼虫唾液蛋白基因Cc1H和Cc2H为研究对象，利用定量PCR技术分析Cc1H和Cc2H的表达特征,利用转基因技术获得沉默Cc1H或（和）Cc2H的茶尺蠖幼虫突变体；利用分子生物学、分析化学以及昆虫学等研究技术，比较正常茶尺蠖幼虫与茶尺蠖幼虫突变体取食后茶树中茉莉酸和水杨酸信号分子的含量、相关防御化合物浓度与相关防御基因转录水平的差异，以及这些被取食后茶树对茶尺蠖及其天敌行为与种群适合度的影响，结合比较外用体外表达Cc1H或Cc2H蛋白处理茶树后上述各方面的变化，剖析Cc1H和Cc2H两个唾液蛋白在调控茶树诱导防御反应中的作用、异同点及其分子机理。研究结果表明，在不同龄期，Cc1H和Cc2H在1龄茶尺蠖幼虫体内的表达量最高，显著高于2-5龄；在不同虫态中，Cc1H在雌蛹中的表达量显著高于其他虫态；Cc2H在卵中的表达量显著高于其他虫态，该基因在雄蛾、雌蛹和雄蛹之间的表达量不具显著差异，但是在雌蛾中的表达量显著高于雄蛾、雌蛹和雄蛹；在不同组织中，Cc1H在唾液腺中的表达量显著高于中肠、表皮、脂肪体和血淋巴；Cc2H在唾液腺中的表达量显著高于中肠和表皮，与脂肪体和血淋巴中的表达量不具显著差异。沉默Cc1H茶尺蠖的为害叶片与未注射虫和注射GFP虫的相比，2条信号途径和绿叶挥发物合成途径上的重要合成酶基因均无显著差异。沉默Cc2H茶尺蠖为害处理和外用蛋白处理结果均证明Cc2H对JA途径具有正调控作用，对SA途径无影响；茶树识别Cc2H后，通过启动茉莉酸信号途径调控了CsLOX、CsACS等相关基因的表达，影响了茶树叶片中罗勒烯和苯乙腈的释放量，最终影响了茶尺蠖雌成虫和茶尺蠖幼虫寄生蜂的行为选择。项目的实施，在理论上加深对植食性昆虫与植物互作关系、植物诱导防御反应机理等方面的认识。