褐飞虱-水稻互作中激发子的研究

激发子(elicitor)在诱导植物抗病和抗虫反应中具有非常重要的作用。褐飞虱是水稻生产中的首要虫害，但一直没有关于褐飞虱激发子的研究。申请者在研究水稻-褐飞虱互作的分子机理时从水稻抑制差减杂交文库中分离得到一条褐飞虱来源的bphos1基因。进一步研究表明，该bphos1可以诱导水稻产生抗虫反应。本研究拟利用RNA原位杂交的方法确定bphos1是否源于褐飞虱唾液腺；利用RNAi方法敲除bphos1，确定该基因对褐飞虱本身的影响以及通过对RNAi前后的褐飞虱取食的水稻进行生理生化与分子水平的分析，确定bphos的功能，结合bphos1来源和功能的分析结果，阐明蕴含在bphos1基因中的褐飞虱-水稻互作的分子机制。研究结果将为揭示刺吸式昆虫致害机理及褐飞虱的有效治理提供重要的思路。

褐飞虱(Nilaparvata lugens Stål.)是水稻重要的刺吸式害虫，激发子的分离及其功能的研究，对于揭示褐飞虱-水稻互作中的分子机制，从根本上防治褐飞虱具有重要作用。本研究以抗褐飞虱水稻品种B5及感虫水稻MH63为供试材料，利用抑制差减杂交方法分离得到一条褐飞虱来源的bphos1基因为研究对象，由于bphos1基因的表达只在褐飞虱取食后的水稻中能检测到且可以诱导水稻植株一系列防卫相关基因表达,因此认为该bphos1有激发子的作用。本研究从bphos1基因的来源（即由褐飞虱本身唾液腺分泌，还是由与褐飞虱共生的内生菌产生）和功能等方面着手，从酶响应方面，通过对已证实受褐飞虱取食快速被诱导的防御蛋白如多酚氧化酶(PPO)、过氧化物酶(POD) 、超氧化物歧化酶(SOD) 及脂氢过氧化物裂解酶(HPL)等的含量、活性的分析以及bphos1诱导的水稻特异的挥发物的分析，阐明激发子bphos1的功能，揭示褐飞虱-水稻互作中的分子机制。基于上述研究，通过RNA原位杂交分析和内生菌分离鉴定，bphos1基因来源于褐飞虱，主要在褐飞虱的脂肪细胞中大量表达。利用RNAi技术，对bphos1基因的功能进行了探讨，发现bphos1基因敲除前，褐飞虱取食感虫及抗虫水稻导致防御相关蛋白如苯丙氨酸解氨酶(PAL)、过氧化氢酶(CAT) 、脂氧合酶(LOX)的表达量升高，且诱导水稻中苯丙氨酸解氨酶(PAL)、过氧化氢酶(CAT) 、脂氧合酶(LOX)活性的变化。说明bphos1基因是一来源于褐飞虱的激发子。但进行RNAi敲除后，褐飞虱表现为死亡，bphos1基因可能是褐飞虱生存的关键基因。受本项目资助共发表SCI论文1篇，核心3篇；正在投稿的SCI一篇，本课题的实施将为揭示刺吸式昆虫致害机理及褐飞虱的有效治理提供重要的思路。