玉米(Zea mays ssp.mays L.)在长期的驯化过程中,伴随着产量的增加抗逆性降低,特别是抗病虫性。因此,在产量增加的同时降低虫害对玉米的危害,是玉米的育种目标之一。大刍草(Zea mays ssp.parviglumis)已被确认为玉米的近缘祖先,田间观察表明其有一定的抗虫性。本研究前期在实验室内对取食玉米和大刍草的粘虫生长发育进行观察比较后发现大刍草较玉米抑制了粘虫的生长,为在分子水平上探究其原因,我们设置如下实验:在玉米和大刍草叶片分别被粘虫取食前(0h)和取食后(12h)进行有参转录组测序(RNA-Seq),以玉米B73基因组为参考,对获得的大量玉米和大刍草取食前后的转录本数据进行深入分析,并筛选出侯选抗虫基因,同时采用实时荧光定量验证了转录组数据的可靠性。本研究旨在从大刍草中克隆关键抗虫基因并为后期抗虫基因的筛选提供数据。主要结果于结论如下:1、大刍草和玉米被粘虫取食后的营养效应指标和粘虫体长的变化呈显著差异,大刍草比玉米对粘虫的抑制更强;2、通过venn图对玉米和大刍草被取食后的差异性和关联性进行分析,发现玉米被粘虫取食后上调和下调表达的基因数量均高于大刍草;3.对差异进行的GO(Gene Ontology)和KEGG(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes)分析表明,玉米上调表达的基因多富集于光合作用、氧化代谢、次生代谢等过程;大刍草上调表达的基因多富集于植物激素信号转导、次生代谢和MAPK激酶通路等过程。而玉米和大刍草下调表达的基因多与RNA合成等过程相关;4.分别对大刍草和玉米响应粘虫取食的显著差异基因进行功能分析发现:从整体上看,玉米和大刍草取食后上调的基因富集的种类较为分散,而下调基因富集的种类较为集中:玉米和大刍草上调基因涉及黄酮、细胞色素氧化酶等多种次生代谢物。而玉米和大刍草下调表达的基因基本均与转录、翻译等相关;具体表现为:玉米表达上调的基因涉及与初生代谢、次生代谢中的类黄酮代谢、过氧化物代谢与其他抗逆性相关的糖基转移酶、肌醇加氧酶、无机磷酸盐转运体、色胺苯甲酰转移酶、NADH脱氢酶及转录因子bHLH家族。以上基因家族可能为玉米抵抗粘虫的蛋白家族;玉米下调表达的基因中存在多种与核糖体合成相关的氨基酸连接酶,包括甘氨酸-tRNA连接酶、脯氨酸-tRNA连接酶、亮氨酸-tRNA连接酶等。还有H/ACA核蛋白复合体、转录起始因子4E、IF家族。同时也存在葡萄糖转运子、TIR-NBS家族蛋白、葡萄糖-6-磷酸-1-脱氢酶等抗性基因;大刍草上调基因包括多种抗生物胁迫和非生物胁迫的蛋白家族:细胞色素氧化酶P450、1-氨基环丙烷-1-羧酸氧化酶、谷氨酸脱氢酶、黄酮单加氧酶、脂氧合酶、丙烯氧化物合酶、酮戊二酸双加氧酶、谷氨酸脱羧酶、苯丙氨酸氨裂解酶等;大刍草下调表达基因存在与玉米下调表达的相同的基因家族:H/ACA核蛋白复合体,也存在与核糖体合成相关的基因家族rRNA生物合成蛋白、60s核糖体蛋白L18a、rRNA甲基转移酶、核仁蛋白56、25s rRNA甲基转移酶。也存在与其他抗性相关的蛋白基因:二氢黄酮醇-4-还原酶、脱水蛋白、tRNA-甲基转移酶、锌指结构域蛋白。蛋白体转运蛋白、RNA连接蛋白、翻译起始因子家族蛋白、周期色氨酸蛋白2。5.从大刍草中筛选出侯选抗虫基因并对其功能进行了分析。本研究前期从营养效应方面验证了粘虫更喜食玉米,后期通过转录组测序获得大量的大刍草抵抗粘虫的侯选基因,为后期基因功能克隆、转化和验证,提高的玉米抗虫性提供了基础。