煙粉虱響應(yīng)番茄防御反應(yīng)的分子機制.pdf

1、煙粉虱Bemisia tabaci MEAM1和MED隱種因其極高的寄主與環(huán)境適應(yīng)性，入侵到我國后迅速暴發(fā)成災(zāi)，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成嚴(yán)重危害。煙粉虱取食寄主植物時會將唾液注入植物組織，唾液中的“效應(yīng)子”(effectors)可能是煙粉虱能夠抵御植物防御反應(yīng)并成功取食的“武器”，是煙粉虱能取食數(shù)百種寄主并成功入侵的重要因素。本研究擬通過煙粉虱唾液腺轉(zhuǎn)錄組、差異表達(dá)譜和唾液蛋白質(zhì)譜等方法，篩選煙粉虱唾液及唾液腺中的功能因子，揭示煙粉虱-寄主植物互

2、作的分子機制，具體結(jié)果如下:
　　1.通過唾液腺轉(zhuǎn)錄組測序及生物信息學(xué)分析方法獲得了55，630個unigenes，其中，581個unigenes預(yù)測為MEAM1的唾液分泌蛋白，這些預(yù)測分泌蛋白中81.6％具有功能注釋。功能注釋顯示，煙粉虱主唾液腺的主要功能是加工、合成和分泌蛋白。唾液腺的unigenes富集于糖代謝、氨基酸代謝、解毒代謝以及鈣信號等多個生物途徑。分析結(jié)果表明煙粉虱唾液腺中的潛在分泌蛋白主要參與早期免疫反應(yīng)、調(diào)節(jié)植

3、物防御信號和降解韌皮部汁液中有毒物質(zhì)等過程。581個潛在的分泌蛋白就像一座寶庫，里面蘊藏著煙粉虱-植物互作的激發(fā)子(elicitors)和效應(yīng)子，為繼續(xù)開展煙粉虱-植物互作研究奠定了極其重要的基礎(chǔ)。
　　2.通過Shotgun質(zhì)譜鑒定技術(shù)鑒定出了煙粉虱水狀唾液含有蛋白、酶類等150條肽段，分析結(jié)果得到25種蛋白，如麥芽糖酶、葡糖脫氫酶、鈣調(diào)蛋白、鈣轉(zhuǎn)運ATP酶、鈣腔蛋白、熱激蛋白、組蛋白、肌球蛋白、肌鈣蛋白、微管蛋白等。通過蛋白功

4、能注釋分析發(fā)現(xiàn)，部分唾液蛋白參與了體外消化、抑制植物防御反應(yīng)和解毒植物防御物質(zhì)等生化途徑。
　　3.通過測定和分析未產(chǎn)生反防御反應(yīng)的煙粉虱(CK)、產(chǎn)生瞬時反防御反應(yīng)的煙粉虱(取食植物2h)和產(chǎn)生長時反防御反應(yīng)的煙粉虱(取食植物24h)的差異基因表達(dá)譜，發(fā)現(xiàn)與對照相比，取食誘導(dǎo)防御啟動2h的寄主后，煙粉虱唾液中有2，623個基因發(fā)生了上調(diào);而取食誘導(dǎo)防御啟動24h的寄主后，煙粉虱唾液中有3，349個基因發(fā)生上調(diào);誘導(dǎo)防御啟動24h

5、與啟動2h后的寄主比較，唾液中有1，236個基因發(fā)生上調(diào)，說明煙粉虱對植物的防御反應(yīng)具有時間效應(yīng)。取食植物2h與取食飼養(yǎng)液相比，與反防御和營養(yǎng)物質(zhì)代謝相關(guān)的基因發(fā)生上調(diào)，特別是鈣離子信號通路被激活;取食植物24h與2h的煙粉虱相比，僅營養(yǎng)物質(zhì)和有毒物質(zhì)的代謝通路基因富集，說明煙粉虱在口針刺入植物2h時反防御反應(yīng)就已經(jīng)發(fā)生。通過差異基因表達(dá)譜分析找出了部分可能在煙粉虱-植物互作過程中起重要調(diào)節(jié)作用的潛在效應(yīng)子。
　　4.克隆了編碼唾

6、液分泌蛋白的漆酶1基因，通過熒光定量、RNAi和生物學(xué)實驗等技術(shù)手段發(fā)現(xiàn)漆酶1可能存在于煙粉虱水狀唾液中，漆酶1基因在煙粉虱整個生活周期均有表達(dá)，在唾液腺和中腸中表達(dá)量較高，取食植物比取食人工飼料時表達(dá)量高，取食外施茉莉酸引起防御反應(yīng)的植物比取食對照植物時表達(dá)量高，RNAi后對煙粉虱在人工飼養(yǎng)液上的生存沒有顯著影響，而對在植物上的生存有顯著影響。得出漆酶1是在煙粉虱取食過程中發(fā)揮重要作用的蛋白，推測漆酶1很可能是煙粉虱唾液中的效應(yīng)因子，