水稻抗灰飞虱基因的定位及抗性相关研究

灰飞虱是水稻生产上的重要害虫，除直接刺吸取食为害外，还传播水稻条纹叶枯病和黑条矮缩病，给我国水稻生产造成了严重的威胁。本研究利用SSR标记对抗灰飞虱新基因进行了初定位，并从细胞形态结构、生理生化以及抗虫防卫相关基因表达水平等方面探讨了水稻对灰飞虱的抗性机理。主要得到以下结果：1.本研究在第12号染色体上检测到一个抗灰飞虱隐性基因，位于标记RM3331和RM5479之间。该基因的发掘和定位将会对抗性机制研究、抗性基因克隆以及抗性品种选育等研究奠定基础。2.扫描电子显微镜显示，抗虫水稻叶片表面叶刺明显多且长于感虫水稻；此外，透射电子显微镜显示感虫水稻在灰飞虱取食后叶绿体发育异常，含有大量颗粒状的淀粉粒，基粒结构变模糊，类囊体片层模糊；抗虫水稻细胞内和间隙聚集了大量嗜锇酸的电子致密物，可能是酚类物质，这些物质是用来机械地加强细胞壁的强度及产生抗虫的环境。3.选取3个抗虫水稻品种和3个感虫水稻品种，测定接虫后不同时间处理叶片中多酚氧化酶和苯丙氨酸解氨酶含量的变化，分析其与抗灰飞虱的抗性关系。结果表明，在灰飞虱取食后，上述两种酶的活性都发生变化，但在水稻抗虫品种中的变化范围和含量都明显高于感虫水稻品种。多酚氧化酶和苯丙氨酸解氨酶是与抗虫性表现相关的酶类，说明在灰飞虱取食后这两种酶参与了水稻抗灰飞虱的途径。4.采用荧光定量PCR的方法，通过灰飞虱为害不同时间处理（0、12、24、36、48、72h），应用特异性引物，对灰飞虱胁迫下抗虫和感虫水稻材料叶片中的主要防卫途径中的相关基因进行转录水平上的定量分析。结果表明，在灰飞虱取食后，抗虫水稻中水杨酸相关基因的转录水平明显高于感虫水稻，说明灰飞虱取食后激活了与水杨酸相关的防卫途径。