氯化钙和水杨酸单独以及复合浸种处理对水稻抗褐飞虱的影响

【目的】探究氯化钙(calcium chloride,CaCl_(2))和水杨酸(salicylic acid,SA)单独以及复合浸种对水稻抗褐飞虱Nilaparvata lugens的影响。【方法】分别用20 mmol/L CaCl_(2)溶液(CaCl_(2))和1 mmol/L SA溶液(SA)单独以及复合(SA+CaCl_(2))浸泡水稻种子48 h,以蒸馏水浸种为对照,待水稻长至分蘖期,检测褐飞虱3龄若虫取食胁迫下经不同浸种处理的水稻植株叶鞘中防御基因转录因子基因OsWRKY70和OsWRKY53、水杨酸信号转导通路关键调控基因OsNPR1及合成水杨酸关键基因OsPAL1的相对表达量,防御酶苯丙氨酸解氨酶(phenylalanine ammonia lyase,PAL)、过氧化物酶(peroxidase,POD)、多酚氧化酶(polyphenol oxidase,PPO)和β-1,3-葡聚糖酶(β-1,3 glucanase,β-1,3-GA)活性,以及褐飞虱在各浸种处理的水稻植株上的存活率和发育历期。【结果】没有褐飞虱取食的情况下,经CaCl_(2)和SA单独以及复合浸种处理的水稻叶鞘中各防御基因表达量均无显著差异;而褐飞虱3龄若虫取食胁迫对照水稻叶鞘中OsWRKY53,OsNPR1和OsPAL1表达量在褐飞虱取食180 min时较未取食处理的对照水稻叶鞘中的显著增加;经CaCl_(2)浸种处理的水稻叶鞘中OsNPR1和OsPAL1表达量分别在褐飞虱取食90和120 min时最高,均显著高于相同时间点对照水稻叶鞘中的,OsWRKY70表达量在各取食时间都高于SA单独以及与CaCl_(2)复合浸种的水稻叶鞘中的;经SA浸种处理的水稻叶鞘中OsWRKY53和OsPAL1分别在褐飞虱取食180和90 min时显著高于其他浸种处理的水稻叶鞘中的;而经SA+CaCl_(2)浸种处理水稻叶鞘中OsWRKY53表达量在褐飞虱取食90和120 min时显著高于其他浸种处理的水稻叶鞘中的,OsNPR1表达量在褐飞虱取食60和180 min时显著高于其他浸种处理的水稻叶鞘中的,OsPAL1表达量在各取食时间都显著低于其他浸种处理的水稻叶鞘中的。对酶活性的影响方面,无褐飞虱取食的情况下,经CaCl_(2)浸种处理的水稻叶鞘中PAL和β-1,3-GA活性及SA浸种和SA+CaCl_(2)浸种处理的水稻植株叶鞘中PAL,POD,PPO和β-1,3-GA活性显著高于对照水稻叶鞘中的;而遭受褐飞虱取食后,对照水稻叶鞘中4种防御酶活性与未经褐飞虱取食的水稻叶鞘中的相比都显著升高,经CaCl_(2)和SA单独和复合浸种处理的水稻叶鞘中PAL,POD和PPO酶活性的升高幅度都高于对照水稻叶鞘中的,SA+CaCl_(2)浸种处理对POD酶活性有明显诱导作用;褐飞虱若虫取食经CaCl_(2)和SA单独以及复合浸种处理的水稻植株8 d时,其存活率分别比对照低9.03%,13.82%和19.61%,且若虫历期显著延长,其中经SA+CaCl_(2)浸种处理的水稻植株上取食的褐飞虱若虫存活率最低。【结论】CaCl_(2)和SA单独和复合浸种对水稻叶鞘中OsWRKY70,OsWRKY53,OsNPR1和OsPAL1表达量及PAL,POD,PPO和β-1,3-GA等防御酶活性有不同的诱导效应,CaCl_(2)和SA复合浸种对水稻抵御褐飞虱为害有一定协同增效的作用。

不同浓度氯化钙浸种处理对水稻防御酶活性和抗褐飞虱的影响

【目的】研究不同浓度氯化钙(calcium chloride,CaCl_(2))浸种处理对水稻防御酶活性和抗褐飞虱Nilaparvata lugens的影响。【方法】分别用10,20,30,40和50 mmol/L CaCl_(2)溶液浸泡水稻种子48 h,以蒸馏水浸种为对照,待水稻长至分蘖期时,检测褐飞虱3龄若虫取食胁迫下各浓度CaCl_(2)浸种处理水稻植株叶鞘苯丙氨酸解氨酶(phenylalanine ammonia lyase,PAL)、过氧化物酶(peroxidase,POD)、多酚氧化酶(polyphenol oxidase,PPO)和β-1,3-葡聚糖酶(β-1,3 glucanase,β-1,3-GA)活性,以及褐飞虱2龄若虫取食不同浓度CaCl_(2)浸种处理水稻植株以及1 mmol/L钙离子螯合剂乙二醇四乙酸(ethylene glycol tetraacetic acid,EGTA)和离子通道抑制剂氯化镧(lanthanum chloride,LaCl_(3))分别与20 mmol/L CaCl_(2)同时浸种处理植株7 d后的存活率。【结果】没有褐飞虱取食的情况下,各浓度CaCl_(2)浸种处理的水稻其叶鞘PAL,POD,PPO和β-1,3-GA酶活性与对照相比无显著差异;褐飞虱3龄若虫取食胁迫下,CaCl_(2)浸种处理的水稻植株以及对照植株叶鞘中以上4种防御酶的活性都显著升高,其中CaCl_(2)浸种处理水稻中的升高幅度大于对照水稻中的升高幅度,褐飞虱取食时不同浓度CaCl_(2)浸种对水稻植株叶鞘中各防御酶活性的影响不同,其中30 mmol/L CaCl_(2)浸种处理中PAL,POD和PPO酶活性分别比对照高104.88%,94.32%和61.84%;10和20 mmol/L CaCl_(2)浸种处理中β-1,3-GA活性分别比对照高27.75%和33.04%。褐飞虱2龄若虫取食10,20和30 mmol/L CaCl_(2)浸种处理的植株7 d后,存活率比取食对照植株的分别低32.68%,22.54%和30.28%,但取食40和50 mmol/L CaCl_(2)浸种处理植株的褐飞虱若虫,其存活率与取食对照植株的相比无显著差异。此外,1 mmol/L钙离子螯合剂EGTA和离子通道抑制剂LaCl_(3)分别与20 mmol/L CaCl_(2)同时浸种处理水稻显著抑制20 mmol/L CaCl_(2)诱导的水稻对褐飞虱抗性的影响,取食EGTA+CaCl_(2)和LaCl_(3)+CaCl_(2)浸种处理水稻的褐飞虱若虫,其存活率分别比取食CaCl_(2)浸种处理的高25.80%和22.12%。【结论】通过浸种方式对水稻进行外源钙处理,可以使水稻植株进入防御警备状态,当其遭受褐飞虱取食为害时,会产生更高的防御酶活性,增强水稻对褐飞虱的抗性。