茉莉酸信号介导的施钾向日葵抗螟虫机理研究

Sunflower is one of the special economic crops in Ulanqab and it is also a special industryof economy development, helping the farmers and herders in Ulanqab cast off poverty. Homoeosoma nebulella is one of the major pests affecting yield and quality. Although there were many relevant reports, little researches have been done about the relationship between fertilization and induced resistance of sunflowers from the perspective of chemical ecology. On the basis of researches before，the study mainly focuses on jasmonic acid defense pathway of sunflowers under potassium supply and sunflower moth feeding. The jasmonic acid (JA) contents, relative enzymes, contents of volatile and non-volatile secondary metabolites regulated by JA, differential protein expression and tendency behavior of moth will be measured. It will clarify the effects of the optimal potassium on the emission of JA from sunflowers fed by Homoeosoma nebulella and relationship with jasmonic acid (JA) signaling pathway. These researches will be able to reveal the mechanism of sunflower resistance to Homoeosoma nebulella by applying potassium fertilizer, providing theoretical foundation on completing recognization of relationship between sunflowers and Homoeosoma nebulella and on improving the yield and quality of sunflowers.

向日葵是内蒙古地区的特色经济作物，也是乌兰察布市农牧区经济发展和农牧民增收致富的特色产业。向日葵螟是影响其产量和品质的主要害虫之一。尽管有关向日葵害虫防治有所报道，但从化学生态学角度研究施肥与向日葵诱导抗虫的关系甚少。本项目以向日葵为寄主植物，以向日葵螟为研究对象，通过研究钾肥对向日葵防御信号物质茉莉酸及其相关酶活性、挥发性及非挥发性次生代谢物、差异蛋白表达、向日葵螟趋性行为等方面的影响，剖析施用钾肥后向日葵对向日葵螟抗性的影响及其与茉莉酸信号途径的关系，揭示钾肥增强向日葵抗向日葵螟的机理，为加深对向日葵-向日葵螟相互关系的认识、补充和完善向日葵螟的综合治理、提高向日葵产量和品质提供科学依据。

对项目的背景、主要研究内容、重要结果、关键数据及其科学意义等做简单概述..向日葵（Helianthus annuus）是内蒙古地区的特色经济作物。2014年以来，乌兰察布地区向日葵成规模集中连片种植，面积达到100多万亩，成为我市农牧民增收致富的新型产业。.然而，向日葵产量和品质常常受到品种、施肥、气候和病虫害等多种因素的综合影响，其中向日葵螟 (Homoeosoma nebulella) 是危害向日葵最严重的虫害。但从施肥提高作物产量、减轻病虫害的角度来研究向日葵抗虫机理较少，目前仍以化学防治为主。此法不仅增加了投资和环境污染，而且也使害虫的抗药性不断提高。本研究则从向日葵自身的诱导抗性及其机理进行研究，为向日葵螟综合治理提供科学依据。. 本课题研究内容包括以下四个方面：（1）不同钾肥水平对向日葵次生代谢物的影响；（2）不同施钾水平对向日葵茉莉酸含量及其关键酶活性的影响；（3）不同钾肥用量条件下，对照与虫害处理后向日葵叶片代谢组学研究；（4）不同施钾水平对向日葵螟种群适合度与行为的影响。. 结果表明：（1）施钾条件下，对照与虫害向日葵叶片中多种酶活性显著提高。与各自的对照相比，同一时间不同施肥量向日葵植株被虫害取食后，其LOX活性在1h、2h、8h、24h均无显著差异。虫害后4h，施肥4g和12g植株，其对照均高于虫害。PAL活性在虫害后2h和24hPAL活性显著升高。PPO活性在不施肥接虫条件下，虫害后1h、2h、4h、8h其PPO活性显著高于对照。（2）测定了不同施钾量与虫害处理的向日葵叶片中茉莉酸、水杨酸和ABA含量。施钾4g、8g条件下，茉莉酸含量均显著升高。在此基础上，用螟虫取食1小时，三个施钾水平（4g、8g、12g）的向日葵叶片中茉莉酸含量均显著高于对照；取食4小时后，四个施钾水平（0g、4g、8g、12g）的向日葵叶片中茉莉酸含量均显著高于对照。水杨酸含量除施钾4g+虫害处理外，其余各处理在接虫4h后，均使向日葵叶片中水杨酸含量显著升高。ABA含量在施钾12g+虫害1小时后显著升高，在CK+虫害处理4小时后含量增加。（3）代谢组学研究结果表明：施钾+接虫4h处理显著提高了水杨酸代谢途径，表明虫害处理与水杨酸代谢密切相关。