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棉花是我国重要的经济作物,然而棉铃虫和绿盲蝽等害虫的为害严重制约了棉花产业的发展。虫害诱导植物挥发物在植物直接防御和间接防御中都发挥着重要作用,利用植物挥发物活性组分调控昆虫行为,可以有效降低害虫种群数量,具有广阔的应用前景。本文首先从陆地棉(中12)中克隆了1个调控(E)-β-罗勒烯生物合成的萜烯合成酶基因GhTPS16,通过体外原核表达及酶催化反应鉴定了该基因的生物学功能。随后利用转基因技术获得烟草超表达突变体,并以烟草-棉铃虫/绿盲蝽-中红侧沟茧蜂/红颈常室茧蜂为模式,通过昆虫选择行为试验进一步探究活体转基因植株中(E)-β-罗勒烯在棉花靶标昆虫行为调控中的生物学功能。研究结果如下:1.采用GC-MS测定发现,(E)-β-罗勒烯是绿盲蝽和棉铃虫同时取食棉株诱导释放萜烯挥发物中挥发量最多的组分,平均释放率为891±2.56 ng/μL。EAG测定结果表明,棉铃虫和绿盲蝽以及它们的天敌中红侧沟茧蜂和红颈常室茧蜂均对(E)-β-罗勒烯均呈现剂量反应(P<0.05)。中红侧沟茧蜂雌蜂的EAG反应值显著高于雄蜂(0.01 mg/mL,0.1 mg/mL,P<0.05),红颈常室茧蜂雌蜂的EAG反应值显著高于雄蜂(0.01 mg/mL,0.1 mg/mL,1 mg/mL,100 mg/mL,P<0.05),而棉铃虫雄成虫的EAG反应值显著高于雌成虫(10 mg/mL,P<0.05),绿盲蝽雌、雄虫的EAG反应值无明显差异。Y型嗅觉行为选择试验表明,绿盲蝽、中红侧沟茧蜂和红颈常室茧蜂均被(E)-β-罗勒烯显著吸引(P<0.05),并且中红侧沟茧蜂和红颈常室茧蜂可被极显著吸引(P<0.01)。2.结合陆地棉基因组和前期的转录组数据,鉴定了棉花(E)-β-罗勒烯合成酶候选基因GhTPS16。GhTPS16基因全长序列为1815 bp,属于TPSb亚家族。体外酶催化反应结果表明,重组蛋白GhTPS16可催化单萜底物GPP产生(E)-β-罗勒烯,平均释放率为243±10.28 ng/μL,不催化另一单萜底物NPP、倍半萜底物FPP和二萜底物GGPP。3.获得超表达GhTPS16的烟草突变体植株。荧光定量PCR分析表明,阳性突变体植株中GhTPS16的表达量约是野生型烟草基因表达量的1000-2500倍,而且转基因突变体植株释放大量的(E)-β-罗勒烯,平均释放率为1000±170 ng/μL。行为试验表明转基因突变体不仅能显著吸引天敌中红侧沟茧蜂和红颈常室茧蜂(P<0.05),而且对绿盲蝽雌虫和棉铃虫幼虫以及棉铃虫雌成虫的产卵也具有显著引诱作用(P<0.05)。