不同抗性水稻植株感染RSV后的代謝輪廓分析.pdf

1、水稻條紋病毒(Rice stripe virus，RSV)引起的水稻條紋葉枯病是我國(guó)水稻中最為重要的一類病害，是通過介體灰飛虱(Laodelphax striatellus Fallen)進(jìn)行持久性方式經(jīng)卵傳播的。本文通過高傳毒能力(高親和)的灰飛虱群體接種遺傳背景基本相同但抗感性存在差異的兩個(gè)水稻品種(系)，獲得同期同條件下的病株和健株。利用一種基于氣相色譜與質(zhì)譜聯(lián)用(GC-MS)技術(shù)的代謝組學(xué)分析方法來研究不同抗性水稻品種(系)的代

2、謝輪廓差異，以期深入地揭示RSV的致病機(jī)理和品種的抗性機(jī)制。 從云南RSV病區(qū)采集灰飛虱，經(jīng)過連續(xù)多代的人工篩選，構(gòu)建出對(duì)RSV親和性高的灰飛虱群體。生物學(xué)接種鑒定高親和性灰飛虱群體的發(fā)病率從F0代的13.2％上升到F2代的89.1％，F(xiàn)3代～F6代都基本維持在90.0％左右，并且高親和性群體在經(jīng)過2代無人工選擇壓力后仍可保持在高發(fā)病率，說明構(gòu)建的高親和性群體不僅具有很高的帶毒率而且具有較好的遺傳穩(wěn)定性。同時(shí)選取育好的武育粳3號(hào)

3、及其變種KT95-418水稻幼苗，憑借高親和性灰飛虱群體的傳毒，通過后期的田間觀察及RT-PCR檢測(cè)，結(jié)果表明獲得相應(yīng)的兩個(gè)品系水稻病株。 通過初步構(gòu)建的植物代謝物提取流程，來提取兩個(gè)不同抗性品種(系)的水稻植株：武育粳3號(hào)健株(WS)、武育粳3號(hào)病株(WSB)、KT95-418健株(WB)、KT95418病株(WBB)，得到相應(yīng)的代謝產(chǎn)物，借助GC技術(shù)來進(jìn)行辨認(rèn)。結(jié)果表明：四個(gè)樣品中相關(guān)代謝產(chǎn)物的含量并不高，但是各保留時(shí)間的變

4、化還是較大的，四個(gè)樣品間存在著明顯的差異。以KT95-418病株樣品結(jié)果為參照，結(jié)果表明在保留時(shí)間(min)3.176、3.566、11.538、12.244、16.216、17.985時(shí)分離出的代謝物可能與RSV的感病性有關(guān)，而在保留時(shí)間(min)3.453、5.739、5.831、8.052、10.155、19.272、23.842分離出的代謝物可能與品種(系)的RSV抗性相關(guān)。最后憑借GC-MS分析，獲得四個(gè)樣品的揮發(fā)性成分離子流

5、色譜圖。經(jīng)過峰面積相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)計(jì)算，表明各相對(duì)偏差較小，可進(jìn)行后續(xù)分析。通過軟件分析和譜庫(kù)檢索，發(fā)現(xiàn)WS中有內(nèi)源性代謝物12種、WSB中11種、WB中9種、WBB中14種。其中WS和WSB中共有內(nèi)源性代謝物5種，WB和WBB中共有內(nèi)源性代謝物6種，四個(gè)樣品中共有內(nèi)源性代謝物4種。通過分別計(jì)算相對(duì)峰面積(與內(nèi)標(biāo)峰的比值)，測(cè)算代謝物的含量，結(jié)果表明四個(gè)樣品中的共有內(nèi)源性代謝物含量均存在差異，經(jīng)分析顯示在保留時(shí)間(min)10.5

6、3時(shí)分離出來的2，4-二甲基苯甲醛可能為感病性代謝產(chǎn)物，而在保留時(shí)間(min)7.59和10.73時(shí)分離出來的三甲基苯酚和2-(2-乙烯基)噻吩可能為抗病性代謝產(chǎn)物。最后運(yùn)用主成分分析(PCA)方法對(duì)這一變化過程進(jìn)行模式識(shí)別。研究發(fā)現(xiàn)，不同抗性品種(系)水稻植株的代謝輪廓(譜)存在著一定的變化規(guī)律。不同抗性的兩個(gè)水稻品種(系)的健株在代謝產(chǎn)物上存在較大差異，而相應(yīng)的病株則差異較小，武育粳3號(hào)的健病株之間的差異也相對(duì)小，KT95-418的

7、健病株之間存在明顯的變化。這一現(xiàn)象表明受RSV感染后，水稻KT95-418植株較武育粳3號(hào)更易抵御RSV的侵染，抗性更強(qiáng)。其中，保留時(shí)間(min)7.59、10.53和10.73分離出來的三甲基苯酚、2，4-二甲基苯甲醛和2-(2-乙烯基)噻吩對(duì)四種樣品的分類貢獻(xiàn)較大，可以用來判別水稻武育粳3號(hào)和KT95-418植株受RSV侵染的影響指標(biāo)。綜合上述分析，說明2，4-二甲基苯甲醛可能與水稻對(duì)RSV的感病性相關(guān)，而三甲基苯酚和2-(2-乙烯