植物中鞘脂類代謝與抗蟲性的相關(guān)性.pdf

1、植物鞘脂類物質(zhì)及其代謝前體長鏈基團(tuán)類(LCBs)作為活性分子在免疫應(yīng)答中起了重要作用。LCBs在植物發(fā)育的多個(gè)方面作用很關(guān)鍵，包括:細(xì)胞生長、分化、繁殖、細(xì)胞死亡及對(duì)各種脅迫下的應(yīng)激反應(yīng)。這些LCBs的生物合成與由絲氨酸棕櫚轉(zhuǎn)移酶(SPT)催化的L-絲氨酸和棕櫚酰-CoA的縮合反應(yīng)有關(guān)。為闡述SPT的作用及鞘脂類物質(zhì)在植物抗植食者中的作用，開展了一系列實(shí)驗(yàn)。從水稻中克隆了一個(gè)名為OsLCB2a1的基因。OsLCB2a1基因的ORF為14

2、70bp，編碼489個(gè)氨基酸，分別與玉米Zea mays的SPT2，本氏煙Nicotianabanthamiana的SPT和擬南芥Arabidopsis thaliana的LCB2分別有90％、84％和82％的一致性。
　　OsLCB2a1基因被褐飛虱(BPH)的取食所誘導(dǎo)。OsLCB2a1基因在水稻抗褐飛虱品種如Mudgo和IR64中的表達(dá)量高，與BPH的感蟲性指標(biāo)數(shù)呈負(fù)相關(guān)。當(dāng)水稻苗被20頭BPH的若蟲取食時(shí)，在品種態(tài)平秈(T

3、aiping)和IR64中該基因mRNA水平明顯升高。在上述3種水稻品種上接種BPH若蟲后，分別在1、2、4、8h、16和24h檢測該基因的表達(dá)情況，發(fā)現(xiàn)IR64和Taiping中接蟲2h后該基因表達(dá)量升高;檢測上述三水稻品種的不同部位表達(dá)差異發(fā)現(xiàn)，IR64的葉片和Taiping的葉鞘中基因表達(dá)量很高，而在感蟲品種TN1所有植株部位中該基因的表達(dá)都很低。在OsLCB2a1基因翻譯水平上，分別對(duì)3種水稻品種的苗期、拔節(jié)期和抽穗期進(jìn)行了比較

4、，發(fā)現(xiàn)分蘗期IR64和Taiping上該基因表達(dá)最高。
　　利用農(nóng)桿菌深層轉(zhuǎn)化系統(tǒng)將OsLCB2a1基因轉(zhuǎn)至擬南芥野生型和突變體植株中。突變體植株比野生型對(duì)照組植株矮小、葉片窄小。將OsLCB2a1基因轉(zhuǎn)至突變體中發(fā)現(xiàn)OsLCB2a1基因能夠回補(bǔ)突變體的表型。過表達(dá)植株與對(duì)照植株表型相似。通過TAIL PCR法驗(yàn)證了轉(zhuǎn)基因植株中T-DNA的邊界序列和插入位置，表明過表達(dá)植株中插入位點(diǎn)在AT5G56900上游1kb，AT5G5689

5、0下游2.7kb處，無任何注釋基因被打斷;而突變體回補(bǔ)植株的插入位點(diǎn)在AT5G24630內(nèi)。取4周大擬南芥葉子，通過定量PCR檢測發(fā)現(xiàn)，過表達(dá)植株和突變體回補(bǔ)植株中該基因表達(dá)分別增加了33倍和28倍。鞘脂類物質(zhì)含量檢測表明:過表達(dá)植株中含有較高的LCBs和神經(jīng)酰胺;與對(duì)照植株相比，過表達(dá)植株中含量較多的LCBs中植物鞘氨醇(t18∶0)增加了1.7倍，植物神經(jīng)酰胺增加了1.3倍。
　　OsLCB2a1基因的過表達(dá)對(duì)昆蟲有抗性。14

6、d后在過表達(dá)植物上生長的桃蚜Myzus persicae種群密度小于其在突變體植株和對(duì)照植株上的種群大小。突變體植株上的桃蚜種群數(shù)量近乎于過表達(dá)植株的2倍，這表明OsLCB2a1基因的過表達(dá)可能增加了鞘脂類物質(zhì)的含量從而提高了轉(zhuǎn)基因植株對(duì)桃蚜的抗性。為了驗(yàn)證蚜蟲的取食行為是否是OsLCB2a1基因的過表達(dá)所影響，筆者對(duì)突變體植株、過表達(dá)植株、突變回補(bǔ)植株上所得的桃蚜取食電位圖(EPG)數(shù)據(jù)進(jìn)行了比較。在所有植株中第一次刺吸的時(shí)間相似;與

7、空白對(duì)照相比，在過表達(dá)植株上桃蚜需要1.6倍的時(shí)間完成第一次韌皮部刺吸階段;在過表達(dá)植株上的蚜蟲比在突變體和空白植株上的蚜蟲花費(fèi)更少的時(shí)間，其中分泌唾液進(jìn)入韌皮部的時(shí)間，吸食韌皮部汁液及在韌皮部停留時(shí)間均減少。而且桃蚜在過表達(dá)植株上的非刺吸階段明顯長于其在空白對(duì)照植株、突變回補(bǔ)植株、突變植株;在過表達(dá)擬南芥植株上測到的F波時(shí)間更長，刺吸次數(shù)數(shù)量也較多;G波的時(shí)間較短，數(shù)量較少暗示出蚜蟲從過表達(dá)植株中取食木質(zhì)部汁液的時(shí)間較短。另外，實(shí)驗(yàn)還