基于代謝組學(xué)的蚜蟲為害降低茶樹對(duì)茶尺蠖的抗性機(jī)制研究.pdf

1、植物在自然界中并不是孤立存在的，一種植物往往同時(shí)受到多種害蟲的共同為害。植食性昆蟲取食造成植物組織缺失、營(yíng)養(yǎng)流失，這必然引起受害植物體內(nèi)代謝物發(fā)生變化，并對(duì)植物抗蟲防御產(chǎn)生重要影響。
　　茶樹是我國(guó)重要的經(jīng)濟(jì)作物，在自然條件下能被超過60多種害蟲為害。蚜蟲和茶尺蠖是茶樹上發(fā)生頻繁且為害嚴(yán)重的重要害蟲，并且兩者在自然條件下可在同一茶樹上同時(shí)發(fā)生。前期研究結(jié)果表明，與對(duì)照相比，取食蚜蟲為害6d后的茶苗，茶尺蠖幼蟲的生長(zhǎng)發(fā)育顯著加快，而

2、取食蚜蟲為害2d后的茶苗，茶尺蠖幼蟲的生長(zhǎng)發(fā)育無顯著變化?；诖?，本論文在國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的植物上多蟲互作研究結(jié)果的基礎(chǔ)上，結(jié)合本課題組在茶尺蠖與蚜蟲互作關(guān)系研究中的進(jìn)展，選擇蚜蟲和茶尺蠖為害的茶樹新稍第二葉作為研究對(duì)象，采用衍生化的GC-MS和HPLC對(duì)代謝物進(jìn)行分析，比較了蚜蟲為害不同時(shí)間和不同口器害蟲引起的茶樹代謝產(chǎn)物差異，并采用主成分分析(PCA)、偏最小二乘法-判別分析(OPLS-DA)等統(tǒng)計(jì)分析方法找到茶樹潛在的生物活性化合物。并

3、通過茶尺蠖人工飼料飼喂的方法，對(duì)蚜蟲和茶尺蠖誘導(dǎo)的差異化合物蘆丁對(duì)茶尺蠖生長(zhǎng)發(fā)育影響進(jìn)行體外功能驗(yàn)證。主要研究結(jié)果如下:
　　(1)明確蚜蟲為害對(duì)茶樹呼吸作用的抑制作用
　　與對(duì)照相比，蚜蟲為害6d時(shí)，降低了呼吸作用中1-磷酸葡萄糖、6-磷酸葡萄糖、6-磷酸果糖、檸檬酸、異檸檬酸、蘋果酸和延胡索酸的含量，而光合作用合成產(chǎn)物蔗糖被顯著積累，而蚜蟲為害2d時(shí)僅6-磷酸果糖含量顯著下降。蚜蟲為害6d通過顯著抑制茶樹葉片呼吸作用途徑

4、，減少茶樹葉片次級(jí)代謝產(chǎn)物合成的物質(zhì)和能量供應(yīng)。
　　(2)蚜蟲為害抑制茶樹次級(jí)代謝物合成
　　植物次級(jí)代謝物在抗蟲防御中發(fā)揮重要作用。在蚜蟲為害6d時(shí)，莽草酸、4-羥基肉桂酸、綠原酸、沒食子酸、檸蘋酸、腐胺等抗蟲防御化合物都顯著低于對(duì)照，而蚜蟲為害2d時(shí)與對(duì)照不存在顯著差異，說明蚜蟲在為害6d時(shí)抑制了茶樹次級(jí)代謝產(chǎn)物的合成，導(dǎo)致植物對(duì)于茶尺蠖的直接或間接防御能力下降。
　　(3)蚜蟲為害顯著誘導(dǎo)茶樹多種游離氨基酸含量

5、變化
　　在蚜蟲為害2d的茶樹葉片中，脯氨酸、酪氨酸、L-羥基脯氨酸和γ-氨基丁酸等游離氨基酸含量被顯著上調(diào)，而在為害6d的茶樹葉片中L-羥基脯氨酸含量顯著下調(diào)，脯氨酸和酪氨酸無顯著變化。這些氨基酸廣泛報(bào)道與植物抗逆相關(guān)，其含量的升高可能是茶樹提高對(duì)蚜蟲抗性的防御策略，而蘇氨酸和絲氨酸等游離氨基酸含量的升高，可能有利于茶尺蠖的生長(zhǎng)發(fā)育。
　　(4)茶尺蠖為害誘導(dǎo)茶樹次級(jí)代謝物兒茶素類的合成
　　茶尺蠖幼蟲為害后3、6、

6、12h可誘導(dǎo)CsANR相對(duì)表達(dá)水平，且在為害后3h和12h達(dá)到極顯著差異，而CsLAR的表達(dá)量在茶尺蠖為害后6h和12h與對(duì)照具有顯著差異。且兒茶素、表沒食子兒茶素沒食子酸酯、表兒茶素沒食子酸酯、沒食子兒茶素在茶尺蠖為害后顯著高于對(duì)照，說明被茶尺蠖為害的茶樹，兒茶素代謝途徑被顯著誘導(dǎo)，可能與茶樹對(duì)茶尺蠖的誘導(dǎo)防御密切相關(guān)。
　　(5)蚜蟲和茶尺蠖差異誘導(dǎo)化合物蘆丁有利于茶尺蠖生長(zhǎng)
　　蘆丁是類黃酮類化合物，蚜蟲為害后的茶樹葉

7、片蘆丁的平均含量較對(duì)照上調(diào)了57％，而茶尺蠖為害的茶樹葉片較對(duì)照下調(diào)了35％，蚜蟲和茶尺蠖復(fù)合為害的茶樹葉片與茶尺蠖為害相比，蘆丁含量上調(diào)了62％。進(jìn)一步的茶尺蠖行為測(cè)定發(fā)現(xiàn)，一定濃度的蘆丁有利于茶尺蠖幼蟲的生長(zhǎng)發(fā)育。我們推測(cè)，蘆丁的抗蟲作用對(duì)不同害蟲存在顯著差異，茶樹上調(diào)蘆丁含量以防御蚜蟲為害，然而這卻讓同樣在該植株上取食的茶尺蠖獲利。
　　綜上所述，蚜蟲為害6d誘導(dǎo)了茶樹蔗糖、部分游離氨基酸、蘆丁等有利于茶尺蠖生長(zhǎng)的化合物含量