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油菜素内酯(Brassinosteroids,BR)是一类存在于植物中的甾醇类植物激素,广泛地分布在植物的根、茎、叶、花粉和种子等器官中。它在植物生长发育和应对环境胁迫等方面都扮演着重要的角色。然而,目前对油菜素内酯生物合成和信号通路在水稻抗虫反应方面所起的作用知之甚少,调控机制更是不清楚。OsDLT基因是油菜素内酯信号转导途径的一个转录因子,属于GRAS (GAI-RGA-SCR)蛋白家族的一员,在水稻生长发育方面起着积极的作用。为阐明OsDLT基因在水稻抗虫诱导防御反应中的作用,本文以水稻(Oryza sativa)及其主要害虫褐飞虱(Nilaparvata lugens Stal,BPH)为研究对象,对OsDLT基因在水稻虫害诱导防御反应中的作用及其调控机制进行研究。获得以下结果:(1)表达谱分析表明,机械损伤与褐飞虱(BPH)取食为害早期抑制OsDLT的表达,而在后期能诱导OsDLT的表达;二化螟(Chilo suppressali,SSB)取食为害和茉莉酸(jasmonic acid,JA)处理能诱导OsDLT的转录水平;而水杨酸(salicylic acid,SA)处理后会抑制OsDLT的表达。(2) OsDLT负调控水稻对褐飞虱的直接防御反应。与OsDLT基因功能缺失突变体dlt比较,褐飞虱雌成虫更偏好在野生型水稻上取食和产卵;同时取食dlt植株的褐飞虱若虫存活率和羽化率都有明显降低,BPH若虫发育历期也明显延长,初羽化成虫体重明显偏轻,而且雌成虫的蜜露分泌量也明显少于9311植株上雌成虫的分泌量;若虫在dlt上发育而来的BPH雌成虫产的卵发育历期也明显延长。(3) OsDLT正调控水稻对褐飞虱的间接防御反应。田间和室内寄生蜂选择性试验表明,dlt植株上BPH卵的寄生率明显低于野生型植株。“Y”型嗅觉仪选择性结果表明,寄生蜂更趋向于选择被褐飞虱为害后的野生型水稻的气味源。(4)OsDLT功能缺失突变体dlt植株,显著提高褐飞虱诱导的WRKYs转录因子 OsWRKY30、OsWRKY45、OsWRKY53、OsWRKY70和MAPKs 基因OsMPK3、OsMPK6、OsMPK7的转录水平。同时,褐飞虱为害后的dlt植株中茉莉酸(JA)、茉莉酸-异亮氨酸偶联物(JA-Ile)的含量及其合成关键基因OsHI-LOX、OsAOS1的转录水平以及防御化合物胰蛋白酶抑制剂(TrypPIs)、机械损伤后绿叶性气味(GLVs)含量显著上升,即脂氧合酶通路被明显激活。(5)褐飞虱为害后的突变体水稻中过氧化氢(H202)的含量也有所上升,即NADPH-oxidase途径被激活。与之前结果相反,乙烯的产生却明显减少,即乙烯信号途径受到明显抑制。同时,功能缺失突变体中与水稻间接防御相关的芳香族化合物、多萜和倍半烯萜类等虫害诱导植物挥发物的释放量显著降低。综上,BR信号途径OsDLT可能通过调控水稻活性氧(ROS)、乙烯(Ethylene)、脂氧合素(Oxylipins)信号转导途径,从转录调控、蛋白活性、代谢产物等不同水平影响水稻虫害诱导防御反应。OsDLT及其介导的BR信号途径不仅在植物的生长发育过程中承担重要角色,在调控水稻抗性防御反应中也起重要的作用。