植食性昆虫唾液效应子和激发子的研究进展

植食性昆虫与寄主植物通过协同进化形成了复杂的防御和反防御机制。本文系统综述了昆虫唾液效应子和激发子在植物与昆虫互作中的作用及机理。昆虫取食中释放的唾液激发子被植物识别而激活植物早期免疫反应,昆虫也能从口腔分泌效应子到植物体内抑制免疫;抗性植物则利用抗性(R)蛋白识别昆虫无毒效应子,启动效应子诱导的免疫反应,而昆虫又进化出多种方式来躲避植物R蛋白的识别。总之,在这场军备竞赛中,昆虫的唾液成分决定着昆虫能否取食成功。取食过程中,咀嚼式口器害虫分泌大量酶类到植物体内,而刺吸式害虫则分泌胶状和水样唾液到植物中,它们都利用激发子和效应子去调控植物的免疫防御反应。分析现已报道的昆虫效应子发现其作用机制各有不同,具体表现为影响植物早期防御信号,调控植物激素通路及其他通路,或靶向小分子RNA通路。本文还综述了昆虫激发子的最新进展,揭示激发子可以通过诱导释放植物次生代谢物以及调控激素水平、Ca^(2+)内流和活性氧爆发增强植物抗性。最后对昆虫效应子的分泌特性、寄主特异性和多功能性作了分析,并对无毒效应子及其对应的植物R基因,以及激发子的模式识别受体的研究进行了展望。

点蜂缘蝽效应子新型筛选体系的建立及应用

【目的】建立以荧光素酶为报告基因且调控不同植物抗性相关通路的点蜂缘蝽效应子筛选新体系,并应用于点蜂缘蝽效应子的研究。【方法】通过对点蜂缘蝽Riptortuspedestris取食前后的大豆叶片转录组比较分析,挑选出了4个点蜂缘蝽取食后高度上调表达且影响不同信号通路的大豆抗性相关基因。其中Gm^(2)参与异黄酮代谢、Gm3参与生长素和硫苷代谢、Gm6参与免疫信号识别和Gm8参与茉莉酸生物合成。利用PCR扩增4个基因的启动子序列并构建到pGreen-LUC载体上。构建成功的载体转化到大肠杆菌中,再利用根癌农杆菌注射在本氏烟中瞬时过表达建立报告系统。其次,在烟草叶片上表达点蜂缘蝽候选效应子12h后再分别表达报告系统。通过观察效应子对荧光素酶表达活性的影响来研究效应子的功能。【结果】琼脂糖凝胶电泳和测序证明了PCR成功扩增了4个抗性相关基因的启动子。荧光素酶报告基因检测、酶标仪酶活检测以及Western Blot验证了4个基因启动子在烟草叶片上成功表达。昆虫取食、机械处理和MeJA处理验证了该报告系统的可行性。最后利用该筛选体系对9个点蜂缘蝽效应子进行了筛选,结果显示9个点蜂缘蝽效应子对4个报告基因的表达有不同的调控作用。【结论】成功建立了以荧光素酶为报告基因的点蜂缘蝽效应子筛选新体系,该体系可应用于点蜂缘蝽效应子的大量筛选,且具有高效、快速和操作简易等特点,为其他昆虫效应子的研究提供了新思路。