褐飞虱产卵对水稻防御反应的诱导及对水杨酸的响应

论文摘要

褐飞虱Nilaparvata lugens（St l）作为亚洲许多国家首要的水稻害虫，是影响水稻稳产、高产的主要原因之一。论文以褐飞虱产卵诱导水稻产生防御反应为切入点，测定褐飞虱产卵液对水稻防御反应的影响，分离和鉴定褐飞虱产卵液中的小分子化合物及蛋白成分，最后研究了水稻防御信号物质水杨酸对褐飞虱生殖的影响。研究结果如下：（1）稻飞虱产卵斑和产卵器特征褐飞虱与白背飞虱Sogatella furcifera（Horváth）在水稻上的产卵斑从无色变为黄色，严重处变为褐色。褐飞虱产卵后将卵帽端留在水稻外表面，并且有明显可见的产卵液覆盖粘连；白背飞虱将整个卵产在叶鞘组织的气腔，卵帽端没有明显可见的产卵液。褐飞虱产卵器弧度与长度分别为150.48±1.11deg和1191.87±21.97μm，白背飞虱产卵器弧度与长度分别为169.68±0.93deg和1320.46±22.90μm，两者产卵器长度与弧度均存在极显著性差异。（2）褐飞虱产卵诱导水稻产生防御反应褐飞虱产卵3d后引起水稻组织局部细胞死亡、大范围过氧化氢产生以及胼胝质的沉积等类似超敏反应现象。收集产卵液涂抹于水稻表面3d后检测死细胞、过氧化氢和胼胝质，未得到明显的效果。褐飞虱产卵3d后引起防御基因LOX、PAL、FPS、GDS、PR-1、PR-3、NR和POX的表达，其中FPS和POX的表达强于取食作用，LOX、GDS和NR的表达与取食作用类似，PAL、PR-1和PR-3的表达弱于取食作用。（3）褐飞虱产卵液成分分析用GC-MS分析产卵液，分离出17种小分子物质，其中14种得到鉴定，脂肪酸3种，占87.8%，脂肪酸酯7种，占5.82%，其它是酮类及烷烃等物质。SDS-PAGE得到6个主要产卵液蛋白，经MALDI-TOF-TOF技术分析，5个蛋白的数据与褐飞虱的EST库匹配。输卵管萼是产卵液蛋白的贮藏器官或合成器官，主要产卵液蛋白在羽化后2d开始表达。对产卵液中主要蛋白进行基因克隆，得到950bp左右的4条全长序列。（4）水杨酸对褐飞虱生殖的影响纯化学人工饲料饲养褐飞虱，发现低浓度水杨酸可以促进卵巢发育、增加成虫体重、缩短产卵前期以及增加产卵量；高浓度水杨酸抑制褐飞虱卵巢发育，仅形成个别的卵，受精囊呈异常的肥大状态。水稻喷施水杨酸和BTH（2,1,3-Benzothiadiazole）后接入羽化后3d的褐飞虱，结果发现高浓度水杨酸可以增加产卵量。褐飞虱与白背飞虱产卵器、卵排列和卵覆盖物存在差异；褐飞虱产卵能够引起的水稻防御反应；褐飞虱产卵液中的小分子化合物及蛋白成分可能是诱导水稻产生防御反应的激发子；低浓度水稻防御信号物质水杨酸可以促进卵巢发育，进而缩短产卵前期以及增加产卵量来影响褐飞虱的生殖行为，这些结果为深入理解植物应对产卵的防御机制，制定具有针对性的褐飞虱综合治理策略提供了理论基础，具有重要的理论和实践意义。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 前言
• 1.1 昆虫诱导的植物防御反应
• 1.2 激发子的种类和结构
• 1.3 植物中的水杨酸
• 1.4 本研究的目的与意义
• 1.5 实验流程
• 第二章 稻飞虱在不同水稻上的产卵斑变化及产卵差异
• 2.1 材料与方法
• 2.2 结果与分析
• 2.3 讨论
• 第三章 褐飞虱产卵诱导水稻产生防御反应
• 3.1 材料与方法
• 3.2 结果与分析
• 3.3 讨论
• 第四章 褐飞虱产卵液成分分析
• 4.1 材料与方法
• 4.2 结果与分析
• 4.3 讨论
• 第五章 水杨酸对褐飞虱生殖的影响
• 5.1 材料与方法
• 5.2 结果与分析
• 5.3 讨论
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 创新点
• 6.3 不足之处
• 6.4 展望
• 参考文献
• 附录 A 硕士研究生期间参与的科研项目及发表论文
• 致谢