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宁夏枸杞Lycium barbarum L.为茄科Solanaceae枸杞属Lycium多年生落叶灌木,其干燥成熟果实为枸杞子,是我国大宗常用中药材之一。枸杞瘿螨Aceria pallida Keifer和枸杞木虱Bactericera gobica Loginova是宁夏枸杞上的两种重要成灾害虫而且存在特殊的互作关系。枸杞瘿螨必须借助枸杞木虱携带才能越冬,而在枸杞生长季节,两者却占据相同生态位,刺吸枸杞叶片,共同竞争食物资源。前期研究发现,枸杞瘿螨和枸杞木虱共存时能够抑制彼此种群的过度增长,枸杞瘿螨主要通过诱导植物抗性抑制枸杞木虱生长,枸杞木虱主要通过降低植物营养抑制枸杞瘿螨生长,互作避免了二者种群失衡,以实现携播关系的发生并保证各自种群延续。而枸杞瘿螨和枸杞木虱互作的物质基础及其机制还需进一步明确。本文将以宁夏枸杞、枸杞瘿螨和枸杞木虱为研究对象,基于转录组学和代谢组学技术明确枸杞瘿螨和枸杞木虱互作的分子机制及物质基础,重点关注寄主宁夏枸杞差异代谢物质变化及互作过程中的激素响应。同时还研究了枸杞瘿螨和枸杞木虱对群落共栖生物的影响。主要研究结果如下:1,枸杞瘿螨和枸杞木虱为害可引起寄主在转录组和代谢组水平上的系列变化。结果显示,与健康植株相比,枸杞瘿螨单独为害(M)引起1 192个差异表达基因(DEGs)上调和81 1个DEGs下调,20个差异代谢物(DMs)上调和10个DMs下调;枸杞木虱单独为害(P)引起1 632个DEGs上调和858个DEGs下调,14个DMs上调和45个DMs下调;瘿螨木虱共同为害(MP)引起2 198个DEGs上调和1 324个DEGs下调,31个DMs上调和29个DMs下调。共同分析结果显示:(1)M对寄主植物光合作用影响较轻微,P和MP对宁夏枸杞的光合作用产生显著的抑制效应,可引起光合系统和叶绿素合成相关基因大量下调表达。(2)M可提高枸杞叶片中糖类代谢物含量,糖类合成基因上调表达及降解基因下调表达;P可降低枸杞叶片中糖类含量,糖类合成基因下调表达及降解基因上调表达;MP对糖类代谢的影响介于M和P之间。(3)M可提高枸杞叶片中氨基酸类代谢物含量,氨基酸类合成基因上调表达及降解基因下调表达;P可降低枸杞叶片中氨基酸类代谢物含量,氨基酸类合成基因下调及降解基因上调;MP对氨基酸类合成及分解代谢的影响介于M和P之间。(4)M和P整体抑制脂肪酸合成,促进甘油脂合成,M引起磷脂降解路径相关基因少量上调表达,P引起脂类降解路径相关基因大量上调表达;MP对脂类合成及降解的影响介于M和P之间。(5)M引起次生代谢物质(萜类和酚类)合成增加,表现为甲羟戊酸途径(MVA)和甲基赤藓糖醇-4-磷酸途径(MEP)路径及酚类合成前体(对香豆酰辅酶A)相关基因均显著上调表达;P主要引起次生代谢物质(萜类和酚类)合成减少,表现为MVA路径相关基因上调表达,MEP路径和酚类合成前体(对香豆酰辅酶A)相关基因显著下调表达;MP对次生代谢物质合成的影响介于M和P之间。2,枸杞瘿螨和枸杞木虱为害引起寄主宁夏枸杞次生代谢物质含量发生变化。与同株健康叶片相比,枸杞瘿螨和枸杞木虱不同为害时期均引起γ-氨基丁酸(GABA)、异欧前胡素、阿魏酸、滨蒿内酯和东莨菪内酯5种次生代谢物质含量增加,但对葫芦巴碱和獐牙菜苷含量无显著影响。此外,不同时期虫瘿叶片中烟碱、木犀草苷和萹蓄苷3种次生代谢物质含量无显著变化,而木虱为害叶片中烟碱、木犀草苷和萹蓄苷3种次生代谢物质含量减少,瘿螨木虱共同为害对寄主宁夏枸杞次生代谢物质的影响介于二者单独为害之间。3,枸杞瘿螨和枸杞木虱为害引起寄主宁夏枸杞内源激素含量发生变化。室内叶片定量结果显示,与健康植株相比,(1)枸杞瘿螨单独为害可引起宁夏枸杞叶片中水杨酸(SA)含量显著提高,为对照的10.15倍;脱落酸(ABA)含量显著下降,为对照的66.53%;茉莉酸(JA)、生长素(Auxin)和细胞分裂素(CTK)总量无显著变化,但吲哚-3-乙酸(IAA)含量显著提高,为对照的1.70倍。(2)枸杞木虱单独为害对SA、JA、ABA、Auxin和CTK含量均无显著影响。(3)瘿螨木虱共同为害可引起宁夏枸杞叶片中SA含量显著升高,为对照的40.08倍;ABA含量显著下降,为对照的68.97%;JA、Auxin和CTK含量无显著变化。田间叶片定量结果显示,与同株健康叶片相比,枸杞瘿螨为害可引起宁夏枸杞叶片中SA和JA含量显著上升,分别为对照的3.98和12.97倍;而对枸杞叶片中Auxin、CTK和ABA含量无显著影响。4,枸杞瘿螨和枸杞木虱为害还可间接影响群落共栖生物的生长发育。枸杞瘿螨虫瘿叶片可显著抑制蚜虫生长发育和种群增长;枸杞木虱若虫为害叶片对蚜虫种群数量无显著影响,但能够促进枸杞蚜虫的生长发育;此外,枸杞瘿螨虫瘿叶片可显著抑制枸杞毛跳甲的取食行为,且虫瘿数量与抑制效果呈显著正相关。枸杞木虱若虫为害叶片对枸杞毛跳甲的取食行为无显著影响。通过研究枸杞瘿螨、枸杞木虱单独或共同为害后寄主宁夏枸杞的转录组、代谢组、次生代谢物质及内源激素的变化,发现宁夏枸杞对枸杞瘿螨和枸杞木虱的生理响应差异明显,枸杞瘿螨主要提高寄主次生代谢,而枸杞木虱主要降低寄主营养,二者共同为害时则介于单独为害之间,达到一种平衡。宁夏枸杞对枸杞瘿螨的激素响应更快速灵敏,对枸杞木虱的激素响应略显迟缓。除此之外,枸杞瘿螨还可抑制其它植食性竞争者枸杞蚜虫和枸杞毛跳甲,实现“生态系统工程师”的作用,即保护枸杞瘿螨和枸杞木虱的共同生境,多方面实现对枸杞木虱的“补偿”,维持枸杞瘿螨和枸杞木虱长久稳定的互作关系。