南方农业学报

作者：蒋哲, 范晓苏, 曹振宇, 周桂花, 陈英之, 莫怿, 覃宝祥, 邱永福,

关键词：水稻, 稻瘿蚊, 离子组, 营养抗性, 基因表达,

【目的】探索水稻中不同营养元素响应稻瘿蚊取食的差异，为稻瘿蚊防治及水稻抗稻瘿蚊机理阐释提供新思路。【方法】以稻瘿蚊抗性近等基因系43W-NIL和感性品系9311为材料，利用电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）测定抗感水稻材料在接种稻瘿蚊后第0、5、7和9 d时植株体内的营养元素含量；利用水培法验证关键元素受稻瘿蚊取食诱导的变化；通过qRT-PCR测定与营养元素代谢相关基因在抗感材料中的表达量。【结果】离子组分析共鉴定25种营养元素，大部分元素在抗感材料及稻瘿蚊取食前后差异明显。接种稻瘿蚊后，与9311的第0 d相比，43W-NIL中Ti、K、P和S元素含量较高，而Pb、Sr和Ca元素含量较低。离子组的主成分分析发现，PC1和PC2分量分别解释40.0%和24.7%的变异。主成分载荷分析结果表明，Ca、Sr、Co、Pb、Be、Sb、Fe、Ti、P、S和K的含量变化可以区分抗性和感性材料，且影响稻瘿蚊抗性最重要的5种元素依次为Ca、Sr、P、K、Co。水培植株的接虫试验发现，高浓度的外源Ca处理可促进稻瘿蚊幼虫在抗性水稻中生长，而低浓度P、K处理会抑制稻瘿蚊幼虫在感性材料中生长。qRT-PCR结果显示，钙调蛋白基因（OsCML20）表达量与Ca2+含量的变化趋势相同；钾转运蛋白基因（OsHAK12）的表达量在抗感材料中均表现为先下降后上升。【结论】 Ca、P和K等3种元素可能在水稻响应稻瘿蚊取食中发挥关键作用。OsHAK12和OsCML20基因可能是稻瘿蚊抗性表达机制中的重要基因。离子组学可从元素、营养的角度发现水稻在被稻瘿蚊取食时的差异，为植物抗虫机理研究提供新思路。

来源：2023年第2期

《南方农业学报》期刊编辑部

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