osdreb在调控水稻诱导抗虫反应中的功能解析(附件)
植食性昆虫的取食会诱导植物产生抗虫反应。从感知信号到诱导抗性的产生，植物体内多条信号通路被激活，并且受到多个基因的调控。植食性昆虫为害能够引起植物体内大量基因转录水平的变化，暗示了转录因子在抗虫反应中的作用。水稻中已有多个转录因子被证实参与了诱导抗虫性的调控，如OsERF3、OsWRKY53等。DREB是一类参与植物生物与非生物胁迫调控的转录因子，在植物应对干旱、盐、寒冷、病原菌等胁迫时发挥作用，但是DREB转录因子在植物对植食性昆虫抗性的调控作用，目前仍没有报道研究，本实验对OsDREB的抗虫功能做了初步鉴定。获得了该基因的水稻沉默突变体，通过对沉默品系与野生型的对比，发现该基因对褐飞虱没有表现出明显的感虫或抗虫性。
目录
摘要 3
关键词 3
Abstract 3
Keywords 3
引言 3
1.材料与方法 5
1.1.1 供试水稻 5
1.1.2供试昆虫 6
1.2 研究方法 6
1.2.1 OsDREB突变体沉默效果鉴定 6
1.2.2 乙烯（ETH）含量的测定 6
1.2.3 过氧化氢含量的测定 6
1.2.4 对褐飞虱（BPH）抗性的生物学测定 6
2. 结果与分析 7
2.1 OsDREB沉默品系沉默效果分析 7
2.2 转录因子OsDREB抗虫功能研究 7
2.2.1 初孵若虫存活率分析 7
2.2.2 单雌产卵量分析 8
2.2.3雌成虫选择性测定 9
2.2.4 BPH孵化率测定 9
3. 讨论 9
3.1 DREB与植物激素的相互作用 9
3.2 DREB抗虫效果分析 10
4. 致谢 11
参考文献 11
OsDREB在调控水稻诱导抗虫反应中的功能解析
引言
引言
由于植物只能通过固定根系生长于地面上，在自然界长达数亿年的植物与植食性昆虫斗争的过程中，其无法逃避主动取食的植食性昆虫的攻击，为了生存，植物逐渐形成了一套完整有效 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
的抗虫策略来抵抗昆虫的攻击[1]。
植物对植食性昆虫的抗性包括两个方面，即植物的组成型抗性（constitutive resistance）和诱导型抗性（induced resistance）。组成型抗性是指植物利用本身固有的特性来抵抗植食性昆虫的取食，例如植物的刺，表皮毛等；而诱导型抗性则是指植物在受到植食性害虫为害之后， 植物体内一系列防御反应被激发，而表现出的抗虫效果。植物诱导性防御反应可分为直接防御和间接防御。直接防御是指植物利用自身生理生化改变，产生生防御蛋白和有毒次生代谢产物，直接作用于植食性昆虫，阻碍其生长甚至导致其死亡；间接防御是指植物在受到植食性昆虫为害之后，通过释放特定的挥发物，来吸引天地昆虫对害虫进行捕食或者寄生。诱导抗性又可分为迅速的诱导抗性和滞后的诱导抗性。前者是指对当前世代对植食性昆虫的影响，而后者是指对后续的1~几个世代植食性昆虫的影响。在木本植物上，滞后的诱导抗性的抗虫作用相当明显，能使植食性昆虫的产卵率降低30 % ~ 70 % 以上。。
近些年来，已经有很多学者进行了关于植物的诱导抗虫性的研究。与未受损植物相比较，在受损植株上植食性昆虫的取食、产卵等行为，生长发育等生理现象会表现出异常。植物的诱导抗虫性还表现出一种“开—关”效应，包含两层含义：首先，植物只有在遭受一定程度以上的损害时，才会表现出诱导抗性；其次，诱导抗虫性的强弱不会为损害程度大小而影响，如山地桦树当叶面积损失在15 %~ 45 % 时所表现的诱导抗虫性没有差异[2]。
根据植物诱导抗性的产生所依赖的内源信号分子，其化学诱抗机理可分为茉莉酸（jasmonic acid，JA）、乙烯（ethylene，ET）信号路径和水杨酸（salicylica cid，SA）路径。咀嚼式口器昆虫启动茉莉酸、乙烯信号转导途径, 刺吸食口器昆虫启动水杨酸信号转导途径, 也有例外[3]。
JAs是植物体内广泛存在的茉莉酸（jasmonic acid，JA）、JA前体物（如OPDA）及JA衍生物（如methyljasmonate ，MeJA）等化合物的总称。茉莉酸及其甲醋是一类植物内源生长调节素,在高等植物中普遍存在,参与植物体内包括抗性及衰老等在内的许多生理功能。Farmer 和Ryan在1990年首次发现了对植物外源施加MeJA能诱导其产生抗虫性，后面经研究人员大量研究表明，JA 信号途径是植物诱导抗虫反应中最为核心的信号途径。当受到植食性昆虫为害，植物体内JAs含量迅速升高，下游JA信号途径被活化，激活相关防御基因的表达，从而抵抗昆虫的为害[4]。
有关于JA合成的调控因子、JAs在植物体内的运输等方面已经有了一些发现。MAPK级联途径中SIPK 和WIPK基因能诱导JA的合成；拟南芥中 AP2C1基因可以通过提高MPK4和MPK6的活性来增强JA的合成。又有研究表明，JA及JAIle不会随着昆虫取食为害次数的增多而正相关积累，JAIle 不能在植物体内进行长距离运输。JA在茉莉酸羧基甲基转移酶（JMT）的作用下生成可挥发性化合物MeJA，启动植物的一系列的防御反应。
乙烯是植物体内重要的内源激素之一，在植物的直接防御反应中发挥着重要作用。植物体内的乙烯合成起始于S甲硫氨酸，ACC合酶和ACC氧化酶是催化ACC生成乙烯是最为关键的两个关键酶，ACS是乙烯合成的限速酶。植食性昆虫为害能够强烈诱导植物释放乙烯，大量研究表明，乙烯信号途径诱导产生的植物抗虫性也包括直接防御和间接防御。虫害和植物防御的其他诱导因子如系统素、茉莉酸、寡聚糖以及害虫口腔分泌物volicitin均可以诱导乙烯的合成。前面提到过，植物的间接防御指释放相关的挥发物吸引天敌昆虫，鲁玉杰等以水稻褐飞虱及其卵期寄生蜂稻虱缨小蜂为研究对象，利用乙烯利和乙烯受体的抑制剂1甲基环丙稀处理水稻，发现乙烯信号转导途径在褐飞虱为害诱导的水稻挥发物释放中是必需的[5]。高浓度的乙烯可以诱导烟碱的合成，乙烯可负调控植物的细胞壁形成。
水杨酸(salicylic acid，SA)及其衍生物3水杨酸甲酯(methyl salicylate，MeSA)广泛存
在于植物体内。一般认为SA 生物合成经莽草酸途径；MeSA 是SA的衍生物，水杨酸羧基甲基转移酶（Salicylic acid carboxyl methyltransferase，SAMT）催化S腺苷 L甲硫氨酸（S adenosylL methionine，SAM）上的甲基转移到水杨酸的羧基上，生成MeSA[6]。
SA信号途径是植物抗病性诱导的重要基础，研究者发现植食性昆虫为害能激活植物体内SA信号途径，从而诱导植物产生烟碱、凝集素等直接防御化合物。SA也被证实能够诱导防御挥发物的释放，MeSA不仅是一种挥发信号物质，还可以被邻近植物感知，提前启动防御，抵挡未来可能的为害[4]。SA 能与过氧化氢酶结合抑制该酶活性，使植物体内H2O2 的含量上升，高含量的H2O2能够对害虫中肠造成损害，影响害虫的消化和吸收，降低害虫的体重和生长速率。MeSA对稻飞虱、蚜虫具有明显的趋避作用。 另外，褐飞虱诱导的水稻挥发物的释放的过程中，可能包含了乙烯和水杨酸信号转导途径的相互作用，还有待进一步研究。
目录
摘要 3
关键词 3
Abstract 3
Keywords 3
引言 3
1.材料与方法 5
1.1.1 供试水稻 5
1.1.2供试昆虫 6
1.2 研究方法 6
1.2.1 OsDREB突变体沉默效果鉴定 6
1.2.2 乙烯（ETH）含量的测定 6
1.2.3 过氧化氢含量的测定 6
1.2.4 对褐飞虱（BPH）抗性的生物学测定 6
2. 结果与分析 7
2.1 OsDREB沉默品系沉默效果分析 7
2.2 转录因子OsDREB抗虫功能研究 7
2.2.1 初孵若虫存活率分析 7
2.2.2 单雌产卵量分析 8
2.2.3雌成虫选择性测定 9
2.2.4 BPH孵化率测定 9
3. 讨论 9
3.1 DREB与植物激素的相互作用 9
3.2 DREB抗虫效果分析 10
4. 致谢 11
参考文献 11
OsDREB在调控水稻诱导抗虫反应中的功能解析
引言
引言
由于植物只能通过固定根系生长于地面上，在自然界长达数亿年的植物与植食性昆虫斗争的过程中，其无法逃避主动取食的植食性昆虫的攻击，为了生存，植物逐渐形成了一套完整有效 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
的抗虫策略来抵抗昆虫的攻击[1]。
植物对植食性昆虫的抗性包括两个方面，即植物的组成型抗性（constitutive resistance）和诱导型抗性（induced resistance）。组成型抗性是指植物利用本身固有的特性来抵抗植食性昆虫的取食，例如植物的刺，表皮毛等；而诱导型抗性则是指植物在受到植食性害虫为害之后， 植物体内一系列防御反应被激发，而表现出的抗虫效果。植物诱导性防御反应可分为直接防御和间接防御。直接防御是指植物利用自身生理生化改变，产生生防御蛋白和有毒次生代谢产物，直接作用于植食性昆虫，阻碍其生长甚至导致其死亡；间接防御是指植物在受到植食性昆虫为害之后，通过释放特定的挥发物，来吸引天地昆虫对害虫进行捕食或者寄生。诱导抗性又可分为迅速的诱导抗性和滞后的诱导抗性。前者是指对当前世代对植食性昆虫的影响，而后者是指对后续的1~几个世代植食性昆虫的影响。在木本植物上，滞后的诱导抗性的抗虫作用相当明显，能使植食性昆虫的产卵率降低30 % ~ 70 % 以上。。
近些年来，已经有很多学者进行了关于植物的诱导抗虫性的研究。与未受损植物相比较，在受损植株上植食性昆虫的取食、产卵等行为，生长发育等生理现象会表现出异常。植物的诱导抗虫性还表现出一种“开—关”效应，包含两层含义：首先，植物只有在遭受一定程度以上的损害时，才会表现出诱导抗性；其次，诱导抗虫性的强弱不会为损害程度大小而影响，如山地桦树当叶面积损失在15 %~ 45 % 时所表现的诱导抗虫性没有差异[2]。
根据植物诱导抗性的产生所依赖的内源信号分子，其化学诱抗机理可分为茉莉酸（jasmonic acid，JA）、乙烯（ethylene，ET）信号路径和水杨酸（salicylica cid，SA）路径。咀嚼式口器昆虫启动茉莉酸、乙烯信号转导途径, 刺吸食口器昆虫启动水杨酸信号转导途径, 也有例外[3]。
JAs是植物体内广泛存在的茉莉酸（jasmonic acid，JA）、JA前体物（如OPDA）及JA衍生物（如methyljasmonate ，MeJA）等化合物的总称。茉莉酸及其甲醋是一类植物内源生长调节素,在高等植物中普遍存在,参与植物体内包括抗性及衰老等在内的许多生理功能。Farmer 和Ryan在1990年首次发现了对植物外源施加MeJA能诱导其产生抗虫性，后面经研究人员大量研究表明，JA 信号途径是植物诱导抗虫反应中最为核心的信号途径。当受到植食性昆虫为害，植物体内JAs含量迅速升高，下游JA信号途径被活化，激活相关防御基因的表达，从而抵抗昆虫的为害[4]。
有关于JA合成的调控因子、JAs在植物体内的运输等方面已经有了一些发现。MAPK级联途径中SIPK 和WIPK基因能诱导JA的合成；拟南芥中 AP2C1基因可以通过提高MPK4和MPK6的活性来增强JA的合成。又有研究表明，JA及JAIle不会随着昆虫取食为害次数的增多而正相关积累，JAIle 不能在植物体内进行长距离运输。JA在茉莉酸羧基甲基转移酶（JMT）的作用下生成可挥发性化合物MeJA，启动植物的一系列的防御反应。
乙烯是植物体内重要的内源激素之一，在植物的直接防御反应中发挥着重要作用。植物体内的乙烯合成起始于S甲硫氨酸，ACC合酶和ACC氧化酶是催化ACC生成乙烯是最为关键的两个关键酶，ACS是乙烯合成的限速酶。植食性昆虫为害能够强烈诱导植物释放乙烯，大量研究表明，乙烯信号途径诱导产生的植物抗虫性也包括直接防御和间接防御。虫害和植物防御的其他诱导因子如系统素、茉莉酸、寡聚糖以及害虫口腔分泌物volicitin均可以诱导乙烯的合成。前面提到过，植物的间接防御指释放相关的挥发物吸引天敌昆虫，鲁玉杰等以水稻褐飞虱及其卵期寄生蜂稻虱缨小蜂为研究对象，利用乙烯利和乙烯受体的抑制剂1甲基环丙稀处理水稻，发现乙烯信号转导途径在褐飞虱为害诱导的水稻挥发物释放中是必需的[5]。高浓度的乙烯可以诱导烟碱的合成，乙烯可负调控植物的细胞壁形成。
水杨酸(salicylic acid，SA)及其衍生物3水杨酸甲酯(methyl salicylate，MeSA)广泛存
在于植物体内。一般认为SA 生物合成经莽草酸途径；MeSA 是SA的衍生物，水杨酸羧基甲基转移酶（Salicylic acid carboxyl methyltransferase，SAMT）催化S腺苷 L甲硫氨酸（S adenosylL methionine，SAM）上的甲基转移到水杨酸的羧基上，生成MeSA[6]。
SA信号途径是植物抗病性诱导的重要基础，研究者发现植食性昆虫为害能激活植物体内SA信号途径，从而诱导植物产生烟碱、凝集素等直接防御化合物。SA也被证实能够诱导防御挥发物的释放，MeSA不仅是一种挥发信号物质，还可以被邻近植物感知，提前启动防御，抵挡未来可能的为害[4]。SA 能与过氧化氢酶结合抑制该酶活性，使植物体内H2O2 的含量上升，高含量的H2O2能够对害虫中肠造成损害，影响害虫的消化和吸收，降低害虫的体重和生长速率。MeSA对稻飞虱、蚜虫具有明显的趋避作用。 另外，褐飞虱诱导的水稻挥发物的释放的过程中，可能包含了乙烯和水杨酸信号转导途径的相互作用，还有待进一步研究。
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