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棉铃虫(Helicoverpa armigera Hübner)是棉花(Gossypium arboreum L.)重要害虫,对棉花生产威胁极大。多酚氧化酶是植物体内一种重要的防御酶类,在害虫诱导植物抗虫性过程中,起着重要的作用。本研究应用分子生物学、生物化学和实验动物学的方法,以常规棉品种中棉所49和转基因抗虫棉品种中棉所41为试验材料,研究了棉铃虫、Me-JA及Me-SA诱导后棉花多酚氧化酶(Ghppo1)基因表达量及PPOs酶活的变化、茉莉酸信号通路关键基因(GhAOS和GhCOI1)变化、诱导后棉花对棉铃虫和甜菜夜蛾幼虫的抗性变化,并利用转Ghppo1型拟南芥研究了Ghppo1抗虫性。本研究对于了解棉花和棉铃虫的互作关系,明确棉花抗虫分子机制具有重要意义。本研究得出以下结论:1、明确了不同龄期棉铃虫抗性诱导后,棉花Ghppo1基因表达量及PPOs酶活性变化趋势。1龄棉铃虫诱导后,中棉所49和中棉所41 Ghppo1基因表达量及PPOs酶活性均有显著升高趋势;中棉所49 Ghppo1基因表达量从6 h到18 h持续升高,中棉所41 Ghppo1基因表达量从6 h到24 h持续升高,均在18 h达到最高,分别为对照的5.78倍和3.67倍。1龄棉铃虫危害中棉所49和中棉所41后,PPOs活性分别从6 h和12 h开始升高,并分别在18 h和12 h达到最高,为5.99 U·g–1·min–1和4.02 U·g–1·min–1。3龄棉铃虫诱导两个品种棉花,Ghppo1基因表达量及PPOs酶活性变化不显著。表明1龄棉铃虫可以诱导,3龄幼虫可抑制棉花Ghppo1表达和PPOs活性升高。2、明确了外源茉莉酸甲酯(Me-JA)与水杨酸甲酯(Me-SA)对Ghppo1表达量及PPOs活性的影响。Me-JA诱导中棉所49和中棉所41,Ghppo1表达量均从6 h开始显著升高,并在18 h达到最高,分别为对照的6.80倍和3.17倍,其变化趋势与1龄棉铃虫诱导变化趋势相似,并在18 h与1龄棉铃虫诱导无显著差异。Me-SA诱导两个品种棉花Ghppo1表达量与对照无明显差异。Me-JA诱导两品种棉花PPOs活性变化,其变化趋势与1龄棉铃虫诱导趋势相同。3、比较了不同处理下JA信号通路关键基因表达量。1龄棉铃虫取食和Me-JA诱导中棉所49都能在12 h、18 h和24 h显著提高GhAOS和GhCOI1表达量。3龄棉铃虫取食及Me-SA诱导能够抑制GhCOI1的表达,但对GhAOS的表达无影响。Me-SA处理中棉所49仅能在6 h,12 h提高GhAOS的表达量,3龄棉铃虫取食能抑制GhCOI1的表达,且在6 h达到显著水平。1龄棉铃虫取食和Me-JA诱导中棉所41的结果与中棉所49相似。JA信号关键基因表达表明,1龄棉铃虫诱导的抗性通过JA信号通路介导的,而不是SA信号通路介导完成的。4、利用诱导后的棉花植株饲养3龄棉铃虫及甜菜夜蛾,结果表明:1龄棉铃虫诱导的和Me-JA诱导的中棉所49饲喂3龄棉铃虫及甜菜夜蛾虫重增加量均低于对照。两种方法诱导的中棉所41饲喂3龄棉铃虫和甜菜夜蛾24 h后,得到同样结果。证明棉铃虫诱导棉花对棉铃虫及甜菜夜蛾产生了抗性。5、利用转Ghppo1基因拟南芥饲喂棉铃虫,测定其虫重变化,结果表明:转Ghppo1型拟南芥饲养棉铃虫初孵幼虫的存活率、棉铃虫虫重增加量、相对增长率(RGRs)及蛹重均显著低于野生型拟南芥饲养的棉铃虫。用两种拟南芥持续饲养1龄棉铃虫,用野生型拟南芥饲养的棉铃虫虫重从12 d到20 d,均显著高于转Ghppo1基因型拟南芥饲养的棉铃虫。表明Ghppo1基因对在棉花诱导抗性中有至关重要的作用。6、对1龄棉铃虫取食诱导中棉所49棉花18 h的样品测序分析结果表明,共有2422条基因表达量发生变化,其中上调基因1853条,下调基因569条。对差异基因进行Pathway注释,富集结果显示差异基因主要富集在次生物质合成过程,参与黄酮类物质、植物激素、α磷脂酸合成通路的基因分别有79条、168条和38条。