水稻幼苗响应褐飞虱和稻瘿蚊的转录组分析

【目的】筛选出同时响应褐飞虱和稻瘿蚊取食的基因,揭示水稻幼苗应对2种害虫时基因表达层面的差异,为后续挖掘广谱抗虫基因和解析水稻抗虫机制打下理论基础。【方法】以水稻品种9311为供试植物,分别对15日龄的水稻幼苗进行褐飞虱和稻瘿蚊接虫处理,观测幼苗表型,并通过转录组测序技术分别对褐飞虱接入后24 h和稻瘿蚊接入后7 d的水稻幼苗进行转录组测序。以水稻日本晴基因组作为参考基因组进行对比,利用FPKM法计算基因表达量,设定参数(|log_(2)FC|>1且P<0.05)筛选差异表达基因。结合基因差异表达分析和功能富集分析,研究水稻响应2种害虫的机制异同点。【结果】鉴定出响应褐飞虱取食的差异表达基因3963个,响应稻瘿蚊取食的差异表达基因1206个,有251个差异表达基因同时响应2种害虫,其中108个具有相同表达模式,143个具有相反表达模式。GO功能注释分析表明,褐飞虱取食显著影响植物体内细胞壁合成和缺水响应,而稻瘿蚊取食则对植物光合作用的影响更显著,具有相同表达模式的差异表达基因主要富集在光合作用、水杨酸合成、茉莉酸信号转导和伤害响应等生物学功能,而具有相反表达模式的差异表达基因仅富集在乙醛酸循环。KEGG信号通路富集分析表明,褐飞虱和稻瘿蚊取食均显著影响植物体内次生代谢物的合成,相同表达模式的差异表达基因富集到MAPK信号通路、植物激素信号转导通路及光合作用等6个通路,而相反表达模式的差异表达基因没有富集的通路。【结论】水稻应对褐飞虱和稻瘿蚊的基因表达调控存在相同点和不同之处,共响应2种害虫的调控通路可能在水稻抗虫过程中发挥重要作用。

白背飞虱取食后水稻幼苗内源激素变化研究

【目的】研究白背飞虱取食后苗期水稻内源激素含量变化规律及其合成途经相关基因的差异表达,为进一步解析内源激素调控水稻白背飞虱抗性机理提供参考。【方法】利用UPLC-MS方法测定了白背飞虱敏感材料9311与抗性近等基因系(NIL)在白背飞虱取食0、24和48 h后植株水杨酸(SA)、脱落酸(ABA)、茉莉酸(JA)和生长素(IAA)4种激素含量的变化;qRT-PCR分析5个与激素合成途径相关基因在抗、感植株中表达水平的差异。【结果】激素含量测定结果表明,白背飞虱取食的48 h内,NIL中SA含量先升后降,而在9311中先降后升;ABA的含量在NIL中波动较小,而在9311中先升后降;IAA和JA在抗、感植株中均持续上升。激素合成途径相关基因OsPAL06、OsZEP、OsLOX和OsYUCCA1在接虫后24 h的表达量差异在抗、感植株中均达到显著或极显著水平,而在0 h和48 h差异不显著。OsICS1则在接虫后48 h的表达量差异在抗、感植株达到显著水平,而接虫0和24 h后差异不显著。【结论】在接虫或者对照处理中,JA和ABA含量在抗性植株中均高于感虫植株,可能与抗性基因有较大关系;而SA含量和OsPAL06、OsICS1基因表达水平均表明抗性植株对白背飞虱的取食响应更迅速,在抗虫过程中能够起到明显的调控作用。