毛股沟臀肖叶甲取食诱导的茶树叶-根系统防御反应的机制研究

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中文摘要：茶树（Camellia sinensis）一直以来被视为我国重要的叶用经济作物，而贵州省作为我国绿茶的主要产区，其虫害尤为严重。其中造成贵州夏秋茶减产的主要害虫毛股沟臀肖叶甲（Colaspoides femoralis Lefevre），因其传统的防治效果不佳，危害仍在加剧。近年来，由昆虫取食诱导的植物叶-根系统防御理论在防治叶部害虫方面得到了广泛关注。因此，本项研究以毛股沟臀肖叶甲取食茶树叶片的虫害处理组（T）为实验对象，机械损伤组（D）和空白对照组（CK）作为对照处理，并以茶树叶片与根系作为样本。（1）使用相关试剂盒、应用液相色谱-质谱联用仪（LC-MS）以及气相色谱-质谱联用仪（GC-MS）技术对相关防御物质进行定性定量分析：1）试剂盒测定营养物质中可溶性糖的含量；2）试剂盒测定防御酶中多酚氧化酶（PPO）、过氧化物酶（POD）、超氧化物歧化酶（SOD）以及苯丙氨酸解氨酶（PAL）的活性；3）LC-MS 测定植物激素中茉莉酸（JA）、水杨酸（SA）、脱落酸（ABA）以及反玉米素（ZT）的含量；4）顶空收集装置结合GC-MS测定次生代谢物中虫害诱导植物挥发物（HIPVs）。（2）借助转录组测序（RNA-Seq）筛选差异表达基因，结合生物信息学手段深入了解相关防御基因的功能。通过以上方法，分析茶树叶-根系统防御的生理应答以及防御基因调节的改变，探索叶-根信号传递途径的具体情况，阐明茶树在受到毛股沟臀肖叶甲取食胁迫后叶片和根系所发挥的生物学作用，从而揭示毛股沟臀肖叶甲取食引起的茶树叶-根系统的防御性响应的分子机制。以下是本研究的主要研究成果：（1）在茶树受到毛股沟臀肖叶甲取食为害后，其体内营养物质中的可溶性糖，防御酶系统中的PPO、PAL和SOD，植物激素中JA、ABA和ZT以及防御性质的芳香烃类挥发物质等调控途径均被显著激活，进而增强茶树在抵御虫害取食攻击方面的自我防御能力。（2）在虫害处理组中，防御酶中POD活性和植物激素中SA含量均明显低于对照组，且相关防御基因的表达被抑制；并且毛股沟臀肖叶甲取食后，茶树释放的 HIPVs 前期显著低于空白对照处理，分析推测毛股沟臀肖叶甲口腔中所分泌的某种特殊物质影响了茶树的防御反应。（3）分析比较茶树叶片和根系中差异基因的GO和KEGG聚类情况，发现大部分表现出显著的上调表达趋势；并且相较于茶树根系对于虫害胁迫的生物学反应而言，茶树叶片在基因响应中所产生的表达水平变化程度更为剧烈，同时涉及到的编码调控茶树生理活动的基因类型更具多样性。综上所述，本研究揭示出在茶树叶-根系统性地防御毛股沟臀肖叶甲的过程中，形成了以叶片防御为主导、根系防御为辅助的全面防御型策略。同时，说明在茶树与毛股沟臀肖叶甲的持续斗争过程中，不仅仅是茶树为了抵御虫害带来的危害而发展出了叶-根系统性的防御策略，同样地，毛股沟臀肖叶甲也针对性地演化出了一套反击防御机制来抑制茶树的诱导防御功能。

作者：

朱志远

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关键词：

茶树叶-根系统毛股沟臀肖叶甲防御反应虫害防控

授予学位：

硕士

学科专业：

资源利用与植物保护

导师：

金林红

学位年度：

2024

学位授予单位：

贵州大学

语种：

中文

中图分类号：