西花蓟马为害诱导菜豆防御反应的生化及分子机制

西花蓟马广泛入侵世界各地，并在许多地区暴发成灾，造成了重大的经济损失。该虫于2006年在贵州省贵阳地区发现以来，对豆科蔬菜的生产构成了严重的威胁，如何有效控制该害虫是急待解决的问题。本项目研究西花蓟马为害对菜豆营养物质的影响，菜豆受西花蓟马为害后次生物质和防御相关蛋白的变化，西花蓟马为害及其为害诱导的挥发物作用下信号传导途径关键酶活力及防御基因转录水平的变化，西花蓟马为害所激发的菜豆防御反应和防御途径的类型。通过以上研究以期阐明西花蓟马为害诱导菜豆防御反应的生化及分子机制。为抗虫品种的选育，开发西花蓟马防治的新途径提供理论依据。

本项目以重要入侵害虫西花蓟马为研究对象，研究了西花蓟马取食为害对菜豆营养物质、次生物质、防御酶活力及防御基因的影响。结果表明:（1）西花蓟马取食造成菜豆叶片可溶性糖、可溶性蛋白质和游离氨基酸等营养物质含量不同程度的降低，并且营养物质含量的变化与虫口密度和时间有关。可溶性糖含量和可溶性蛋白质的变化趋势相同，在10-30头/叶3个虫口密度下均随取食时间的延长先下降，后升高，再下降；而游离氨基酸含量均随为害时间的增加而降低。当虫口密度达到40头/叶时，营养物质的含量在第2 d时均明显低于对照，以后时间段虽有所变化，但各时间点差异不显著。（2）西花蓟马取食造成菜豆叶片的叶绿素、类胡萝卜素、单宁、黄酮和总酚等次生物质含量均在低于对照水平下波动，基本上是前期下降较快，在以后时间内各种次生物质在各虫口密度下的变化和趋势不同，到第8 d，次生物质在绝大多数情况下其含量低于对照，只有少数高于或与对照相差无几。（3）使用气相色谱和质谱联用仪对健康和西花蓟马危害后菜豆植株的挥发性物质进行了提取和鉴定。与健康菜豆植株相比，受西花蓟马危害后菜豆挥发物的种类与含量发生了很大的变化，并且西花蓟马不同密度和不同时间为害后挥发物也不相同。（4）西花蓟马取食诱导均能引起超氧歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）活力的增加。蛋白酶抑制剂（PI）活性、JA途径关键酶脂氧合酶（LOX）和多酚氧化酶（PPO）的活性在西花蓟马取食后也均升高； SA途径的关键酶苯丙氨酸解氨酶（PAL）在西花蓟马取食后有一个先升高后下降的过程，而β-1,3-葡聚糖酶（PR-2）活性在西花蓟马取食后明显上升。（5）利用实时定量PCR检测了西花蓟马取食后菜豆防御途径关键酶基因的表达情况，西花蓟马取食后LOX的相对表达量在24 h显著升高，约为对照的41.9倍；丙二烯氧化物合成酶基因（AOS）的相对表达量较低，PAL的相对表达量在遭受蓟马取食诱导后迅速升高，在24 h时约为对照的4.3倍。PR-2的相对表达量在蓟马取食时间内一直受到抑制。结果说明西花蓟马取食不仅能够诱导SA和JA介导的信号传导途径，且两通路间存在交互作用。本研究结果在生理生化及分子水平揭示了西花蓟马为害诱导菜豆防御反应的机制，研究成果对深入探讨西花蓟马的入侵机制及有效防控提供了理论依据。