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植物受到虫害后会产生防御性代谢物保护自身免受昆虫危害。本研究以荔枝优质品种桂味(Litchi chinensis cv.Guiwei)为材料,应用cDNA-AFLP(cDNA-AmplifiedFragment Length Polymorphism)以及相关分子生物学技术,从蛋白质及基因表达水平研究荔枝蝽(Tessartoma papillosa)为害及外源信号物质茉莉酸甲酯(Methyljasmonate,MeJA)处理对荔枝的化学防御相关酶以及防御基因表达的影响。
荔枝蝽取食荔枝叶片48h后,荔枝叶片的多酚氧化酶(PPO)、过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性均显著高于健康对照,也高于24h的活性。外源茉莉酸甲酯诱导48h后,增强了荔枝叶片POD和CAT活性,PPO没有显著差异。
以健康桂味幼苗为对照,选用2对EcoR Ⅰ/Mse Ⅰ引物组合分别对荔枝蝽取食48h和外源茉莉酸甲酯处理48h的荔枝叶片进行cDNA-AFLP分析,共检测到约250个转录基因片段,选取25条差异性表达片段进行克隆、测序,并对其进行了功能性的比较分析。综合序列的功能分析可将25个基因可以分为:解毒基因、蛋白合成基因、信号传导蛋白、AFLP-Marker基因、功能未知基因、核糖体RNA基因和家族蛋白基因7种类型。荔枝蝽取食或茉莉酸甲酯诱导荔枝叶片的防御机制涉及多方面生理生化反应,由多个功能不同的基因共同参与控制。
在所获得的7组功能基因中挑选6个有代表性的基因片段进行RT-PCR表达分析,检测荔枝蝽及外源茉莉酸甲酯对化学防御相关基因表达的影响。结果表明,荔枝叶片在荔枝蝽取食或茉莉酸甲酯处理后,叶片中锌离子结合蛋白基因和ATP合成基因以及POD3基因的表达增强,但假定蛋白基因和醛脱氢酶基因减弱。锌离子结合蛋白基因、ATP合成基因以及POD3基因可能参与荔枝诱导化学防御过程。研究结果为荔枝的植物化学防御分子机制提供了科学依据。