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水稻是世界重要的粮食作物,也是重要的单子叶模式植物。每年由虫害引起的水稻产量损失达20%,严重威胁我国的水稻产量。本文以水稻及其害虫——二化螟(Chilo suppressalia)与褐飞虱(Nilaparvata lugens St?l)为研究系统,应用分子生物学、遗传学、昆虫行为学等分析方法,通过构建Os RCI-1基因过量表达及RNAi抑制功能缺损突变体,从反向遗传学角度,研究水稻脂氧合酶基因OsRCI-1在水稻虫害诱导防御反应中的作用机理。主要结果如下:(1)水稻脂氧合酶基因OsRCI-1是虫害信号后期应答基因:处理组与对照组相比,二化螟(striped stem borer,SSB)取食2h内水稻中OsRCI-1表达丰度彼此间没有差异;取食4-24h后,SSB处理水稻中OsRCI-1基因的mRNA水平显著积累;(2)OsRCI-1基因参与水稻内源茉莉酸(jasmonates,JA)和绿叶性气味(green leaves volatiles,GLVs)合成:SSB取食危害后3h时,OsRCI-1基因RNAi抑制品系的JA含量总体都比野生型高;过量表达Os RCI-1品系释放的GLVs(特别是cis-3-hexenal)明显高于同样处理的野生型水稻的释放量;(3)OsRCI-1基因参与水稻对咀嚼式口器昆虫(SSB)的诱导防御反应:生测结果表明,在RNAi抑制品系或过量表达OsRCI-1水稻取食的二化螟体重都显著大于以野生型WT为食的SSB体重;RNAi抑制OsRCI-1降低了水稻对SSB的抗性,与RNAi抑制水稻品系体内胰蛋白酶抑制剂(trypsin proteinase inhibitors,TrypPIs)含量显著降低有关。(4)OsRCI-1正调控水稻对刺吸式口器昆虫(褐飞虱)的诱导防御反应:取食和产卵选择性实验表明,褐飞虱(brown planthopper,BPH)雌成虫显著趋向于在野生型XS11上取食和产卵;取食过量表达OsRCI-1基因水稻突变体的BPH雌若虫发育历期显著延长、初孵成虫(雌、雄)体重显著降低。此外,单雌产卵量也显著减少。田间试验表明,过量表达OsRCI-1基因水稻突变体BPH卵的寄生率显著高于野生型上卵的寄生率。(5)OsRCI-1在水稻不同品种中存在遗传多态性:利用RT-PCR克隆了TN1、Mudgo、IR26等水稻品种的OsRCI-1全编码序列,多序列联配等生物信息学分析发现抗褐飞虱水稻品种(含Bph1)OsRCI-1的基因型为都为PRRHAAV型,而感虫水稻品种为L--R RTA型,表明其多态性与水稻抗褐飞虱特性密切相关。