不同抗性水稻植株感染RSV后的代謝輪廓分析.pdf

1、水稻條紋病毒(Rice stripe virus，RSV)引起的水稻條紋葉枯病是我國水稻中最為重要的一類病害，是通過介體灰飛虱(Laodelphax striatellus Fallen)進行持久性方式經(jīng)卵傳播的。本文通過高傳毒能力(高親和)的灰飛虱群體接種遺傳背景基本相同但抗感性存在差異的兩個水稻品種(系)，獲得同期同條件下的病株和健株。利用一種基于氣相色譜與質(zhì)譜聯(lián)用(GC-MS)技術的代謝組學分析方法來研究不同抗性水稻品種(系)的代

2、謝輪廓差異，以期深入地揭示RSV的致病機理和品種的抗性機制。 從云南RSV病區(qū)采集灰飛虱，經(jīng)過連續(xù)多代的人工篩選，構建出對RSV親和性高的灰飛虱群體。生物學接種鑒定高親和性灰飛虱群體的發(fā)病率從F0代的13.2％上升到F2代的89.1％，F(xiàn)3代～F6代都基本維持在90.0％左右，并且高親和性群體在經(jīng)過2代無人工選擇壓力后仍可保持在高發(fā)病率，說明構建的高親和性群體不僅具有很高的帶毒率而且具有較好的遺傳穩(wěn)定性。同時選取育好的武育粳3號

3、及其變種KT95-418水稻幼苗，憑借高親和性灰飛虱群體的傳毒，通過后期的田間觀察及RT-PCR檢測，結果表明獲得相應的兩個品系水稻病株。 通過初步構建的植物代謝物提取流程，來提取兩個不同抗性品種(系)的水稻植株：武育粳3號健株(WS)、武育粳3號病株(WSB)、KT95-418健株(WB)、KT95418病株(WBB)，得到相應的代謝產(chǎn)物，借助GC技術來進行辨認。結果表明：四個樣品中相關代謝產(chǎn)物的含量并不高，但是各保留時間的變

4、化還是較大的，四個樣品間存在著明顯的差異。以KT95-418病株樣品結果為參照，結果表明在保留時間(min)3.176、3.566、11.538、12.244、16.216、17.985時分離出的代謝物可能與RSV的感病性有關，而在保留時間(min)3.453、5.739、5.831、8.052、10.155、19.272、23.842分離出的代謝物可能與品種(系)的RSV抗性相關。最后憑借GC-MS分析，獲得四個樣品的揮發(fā)性成分離子流

5、色譜圖。經(jīng)過峰面積相對標準偏差(RSD)計算，表明各相對偏差較小，可進行后續(xù)分析。通過軟件分析和譜庫檢索，發(fā)現(xiàn)WS中有內(nèi)源性代謝物12種、WSB中11種、WB中9種、WBB中14種。其中WS和WSB中共有內(nèi)源性代謝物5種，WB和WBB中共有內(nèi)源性代謝物6種，四個樣品中共有內(nèi)源性代謝物4種。通過分別計算相對峰面積(與內(nèi)標峰的比值)，測算代謝物的含量，結果表明四個樣品中的共有內(nèi)源性代謝物含量均存在差異，經(jīng)分析顯示在保留時間(min)10.5

6、3時分離出來的2，4-二甲基苯甲醛可能為感病性代謝產(chǎn)物，而在保留時間(min)7.59和10.73時分離出來的三甲基苯酚和2-(2-乙烯基)噻吩可能為抗病性代謝產(chǎn)物。最后運用主成分分析(PCA)方法對這一變化過程進行模式識別。研究發(fā)現(xiàn)，不同抗性品種(系)水稻植株的代謝輪廓(譜)存在著一定的變化規(guī)律。不同抗性的兩個水稻品種(系)的健株在代謝產(chǎn)物上存在較大差異，而相應的病株則差異較小，武育粳3號的健病株之間的差異也相對小，KT95-418的

7、健病株之間存在明顯的變化。這一現(xiàn)象表明受RSV感染后，水稻KT95-418植株較武育粳3號更易抵御RSV的侵染，抗性更強。其中，保留時間(min)7.59、10.53和10.73分離出來的三甲基苯酚、2，4-二甲基苯甲醛和2-(2-乙烯基)噻吩對四種樣品的分類貢獻較大，可以用來判別水稻武育粳3號和KT95-418植株受RSV侵染的影響指標。綜合上述分析，說明2，4-二甲基苯甲醛可能與水稻對RSV的感病性相關，而三甲基苯酚和2-(2-乙烯