不同枣树品种光合作用对绿盲蝽为害的差异响应及机制研究

As the structure change of agricultural industry, the Apolygus lucorum has been become one of the main pests of jujube planting industry in China, and cause a great loss on the jujube production. Photosynthesis is the basis of plant growth and the decisive factor of productivity, which is one of the important physiological characteristic indexes of plants. In this study, we will compare the responses of photosynthesis on different jujube varieties to A.lucorum infestation. Through the chlorophyll a fluorescence transient, find the changes of structure and function of photosystem Ⅱ in leaves after A.lucorum infestation. We also use the physiological and biochemical technology to study the effects of chlorophyll metabolism in different varieties of Chinese jujube leaves infested by A.lucorum. The two-dimensional polyacrylamide gel electrophoresis technology will be used to compare the differential expression proteins in jujube plants attacked by A.lucorum, then screen the protein induced specifically by A.lucorum. Furthermore, the genes of differential protein are tested by qRT-PCR to study their changes in transcriptional level. The study will reveal the mechanisms of harmful effects on photosynthesis of jujube caused by A.lucorum infestation at proteomic and transcriptional level, and will provide important genetic resources and theoretical basis for the breeding and genetic improving of A.lucorum -resistant jujube varieties.

随着种植结构的改变，绿盲蝽已经成为我国枣产业的主要害虫，对枣的生产造成了巨大损失。光合作用是植物生长发育的基础和生产力高低的决定性因素，是表征植物的重要生理指标。本研究将比较不同抗性的枣树品种光合作用对绿盲蝽为害的差异响应；利用快速叶绿素荧光诱导动力学技术，研究绿盲蝽为害对不同品种枣叶片光系统Ⅱ结构和功能的影响；采用生理生化手段分析绿盲蝽取食对不同品种枣树叶片叶绿素代谢的影响；同时利用蛋白双向电泳与质谱分析技术，比较分析鉴定出绿盲蝽取食后不同品种枣叶片差异表达的叶绿体蛋白，进而对差异蛋白基因进行荧光定量PCR，分析其在转录水平上的表达变化。本研究将在蛋白组学和转录组学水平上探明绿盲蝽取食危害对枣树光合作用影响的机理，进一步揭示绿盲蝽对寄主植物的危害机制，为发掘植物抗性资源和害虫种群的人为调控，培育开发抗虫品种提供重要的理论基础和技术支撑。

随着种植结构的改变，绿盲蝽已经成为我国枣产业的主要害虫，对枣的生产造成了巨大损失。项目以冬枣和酸枣为试材，以初步探明绿盲蝽取食危害对枣树光合作用影响的机理为目标，在绿盲蝽为害后测定了叶片光合效率、叶绿荧光参数、叶绿素含量、和相关合成前体物质含量及相关基因表达量、叶绿体蛋白组学差异以及转录组学表达差异。结果表明绿盲蝽为害3d，5d和7 d时冬枣叶片的净光合速率 (net photosynthesis rate, Pn)较对照降低了55.83%, 55.42%和59.61%；而酸枣叶片Pn仅在5和7 d时降低了26.66%和27.34%。经相关性分析绿盲蝽为害后枣树叶片Pn的下降与总叶绿素含量降低呈显著正相关。绿盲蝽为害影响了枣树叶片光系统Ⅱ（photosystemⅡ，PSⅡ）的结构和功能, 绿盲蝽为害影响了枣树叶片PSⅡ的结构和功能,导致供体侧的放氧复合体受到伤害,光合作用PSⅡ反应中心失活,PSⅡ反应中心关闭程度增加,电子传递活性受到了抑制,其中酸枣叶片PSⅡ受到的影响明显低于冬枣叶片。尿卟啉原Ⅲ到原卟啉 Ⅸ过程以及原叶绿素酸到叶绿素a过程可能是绿盲蝽为害影响枣树叶绿素代谢的关键过程，而HEMB、CHLG和CHLA基因可能是绿盲蝽为害影响枣树叶绿素代谢的关键基因。绿盲蝽为害后冬枣和酸枣叶绿体中差异表达蛋白分别有90个和76个。绿盲蝽为害后冬枣与光合作用有关的叶绿体差异蛋白功能注释信息包括光系统I、细胞色素b6f蛋白复合体、血红素结合、胆色素原合酶活性、电子载流子活性和锌离子结合。绿盲蝽为害后酸枣与光合作用有关的叶绿体差异蛋白功能注释信息包括血红素结合和电子载流子活性。绿盲蝽为害后冬枣有274个基因上调，164个基因下调，酸枣有464个基因上调，332个基因下调。绿盲蝽为害后冬枣叶片差异基因功能注释信息与光合有关的包括生物合成过程、有机质合成过程、细胞生物合成过程，绿盲蝽为害后酸枣叶片差异基因功能注释信息息与光合有关的只有生物合成过程。项目结果进一步揭示绿盲蝽对寄主植物的危害机制，为培育开发抗虫品种提供重要的理论基础和技术支撑。