B型烟粉虱诱导烟草对烟蚜防御的生化及分子机制

B型烟粉虱是近年来传入我国的重要外来入侵害虫，目前已在许多地区爆发成灾。本研究以模式植物和重要经济作物烟草为材料，在前期研究明确了B型烟粉虱可诱导烟草对烟蚜产生明显的防御反应并对自身无不利影响的基础上，深入研究B型烟粉虱诱导烟草对烟蚜防御反应的生化和分子机制，探讨在烟草上B型烟粉虱对烟蚜竞争优势的机理。比较研究B型烟粉虱取食前后烟草叶片和韧皮部汁液中成分的变化，探明B型烟粉虱诱导烟草产生对烟蚜有抑制活性的防御因子；通过SA和JA介导的防御信号途径的关键酶活性、基因转录水平和信号物质茉莉酸和水杨酸的含量变化，探明SA和JA两种防御信号途径在B型烟粉虱诱导的烟草对烟蚜防御中的作用；通过研究烟蚜和B型烟粉虱在生理适应性方面的差异，探讨其生理适应性在两种昆虫种间竞争中的作用。本研究对于进一步揭示外来入侵害虫B型烟粉虱的入侵机制和爆发成因，科学评价其生态风险具有重要的理论和实践意义。

B型烟粉虱是世界性的入侵性害虫。我们在前期研究中发现在烟草上B型烟粉虱与同为刺吸式口器的烟蚜存在种间竞争优势，还发现了B型烟粉虱若虫取食诱导了烟草对烟蚜的防御反应，在其对烟蚜的种间竞争优势中起重要的作用。.在前期研究的基础上，本研究深入探讨了B型烟粉虱诱导烟草对烟蚜防御反应的生化和分子机制，比较研究B型烟粉虱取食前后烟草中SA和JA介导的防御信号途径的关键酶活性、关键基因转录水平和信号分子茉莉酸和水杨酸的含量变化，明确了B型烟粉虱取食诱导了烟草SA信号途径的强烈表达，对茉莉酸信号途径无明显的诱导作用。利用水杨酸信号途径阻断的转基因烟草和外源茉莉酸和水杨酸喷施烟草，对烟蚜进行生测试验，证明了SA防御信号途径在B型烟粉虱诱导的烟草对烟蚜的防御中起关键性的作用。测定了B型烟粉虱取食前后烟草植株叶片相关防御酶和次生代谢产物的时间和空间变化动态，结合其对烟蚜防御活性的时空特点，分析发现B型烟粉虱取食烟草后，植株内防御酶β-1-3-葡聚糖酶、多酚氧化酶和过氧化氢酶的活性升高，次生代谢产物绿原酸、莨菪亭、芸香苷的含量升高，与B型烟粉虱诱导的烟草对烟蚜的防御活性呈正相关。利用转基因烟草进一步证明了β-1-3-葡聚糖酶与对烟蚜的防御相关。B型烟粉虱为害烟草后严重影响了寄主的光合作用，并在植株上具有系统的传导性，其机制主要表现在对光系统Ⅱ（PSⅡ）的结构和功能产生了不利影响。.烟粉虱和烟蚜分别取食B型烟粉虱前侵染的烟草后，虫体内主要解毒代谢酶、保护酶及消化酶变化差异显著，表明生理适应性的差异是导致B型烟粉虱在烟草上对烟蚜的竞争优势之一。通过EPG等取食行为反应分析，发现B型烟粉虱取食诱导的烟草对烟蚜的取食行为也产生了不利的影响，取食诱导的烟草系统白脉叶在叶肉/表皮、韧皮部内产生对烟蚜不利的防御物质，并分析了B型烟粉虱为害前后的烟叶中挥发物的成份和含量变化。.研究还发现B型烟粉虱为害烟草植株，对后为害的咀嚼式口器昆虫斜纹夜蛾的寄主选择、生长发育和繁殖也产生不利的影响，说明B型烟粉虱取食诱导的寄主防御反应在对其他植食性昆虫存在广谱的防御性。.本研究结果进一步揭示了B型烟粉虱取食诱导的寄主防御反应在种间竞争优势中的作用和对烟蚜防御的生化和分子机制，对于深入研究B型烟粉虱的入侵机制，科学评价其生态风险具有重要的理论和实践意义。