【正文】 究結(jié)果表明，SA在誘導的植物直接抗蟲反應中發(fā)揮了重要的作用。SA在蟲害誘導間接防御中也發(fā)揮了一定的作用。說明褐飛虱為害激活的SA信號轉(zhuǎn)導途徑在水稻揮發(fā)物的合成過程中起到重要的作用。病原物侵入植物后，被侵染部位的局部組織、細胞迅速死亡，產(chǎn)生了枯斑，并連同病原生物同歸于盡，從而阻止病原生物的侵染進一步的擴大。如馬鈴署晚疫病菌的菌絲與植物細胞質(zhì)膜接觸10到60分鐘后，寄主細胞就會壞死。SA是植物產(chǎn)生HR和SAR所必需的。水楊酸在植物體內(nèi)的信號調(diào)節(jié)作用到目前為止至少有兩種機制，一種需要NPR1(nonexpressor of Pathogenesis related genes l)基因的參與，第二種不需要NPR1基因的參與。Yallg和 Hoffinan(1984)通過一系列精巧的實驗闡明了ET的合成途徑[5]。SAM是植物體內(nèi)主要的甲基供體，用做許多生化合成途徑的底物，例如ET合成途徑和精胺/亞精胺合成途徑等。ACC合酶是整個ET合成途徑中的關鍵酶和限速酶。MTA則會通過甲硫氨酸循環(huán)后變回甲硫氨酸。 乙烯信號途徑在植物抗病蟲防御反應中的作用關于ET信號途徑的了解大部分都來源于遺傳學的研究。ET信號轉(zhuǎn)導途徑在害蟲防御中發(fā)揮著很大的作用。魯玉杰等以水稻褐飛虱及其卵期寄生蜂稻虱纓小蜂[6]為研究對象，通過分析褐飛虱為害后水稻ET釋放量的變化以及ET、水稻揮發(fā)物和對寄生蜂引誘作用三者間的關系，研究了ET信號轉(zhuǎn)導途徑在褐飛虱為害誘導的水稻揮發(fā)物釋放中的作用。利用乙烯利在酸性水溶液中釋放的ET處理水稻后，水稻能釋放與褐飛虱為害株相類似的揮發(fā)物組成相，并且兩者表現(xiàn)出對寄生蜂相同的引誘活性。ET信號途徑在抵抗病原菌的侵入方面也起著很大的作用。注:z軸、Y軸分別為914R受誘導后表達豐度標準值的常用對數(shù)值。三角形為檢測到的部分與信號傳導或抗病相關的基因。就植物對某些病原的抗性來講，ET信號轉(zhuǎn)導途徑是必要的，對于系統(tǒng)獲得性抗性的獲得也是極其重要的。植物在應激反應中會產(chǎn)生大量的活性氧 (activeoxygenspecies，AOS)，活性氧是指那些含有氧原子的但具有更活潑的化學反應性的氧的某些代謝產(chǎn)物及其衍生物[7]，主要包括超氧陰離子，過氧化氫(H202)及輕自由基(OH.)3種，其中HZ仇是一種相對穩(wěn)定的氧化物。如APostof等用真菌細胞壁制備的寡聚半乳糖醛酸激發(fā)子可誘導大豆懸浮培養(yǎng)細胞產(chǎn)H202。來自病原真菌及植物的葡聚糖、半乳糖醛、寡聚膚等誘發(fā)物處理均可誘導植物產(chǎn)生H202。(2)引起寄主膜脂過氧化，導致過敏性反應。(4)誘導植保素的合成(饒力群等，2000)。如在玉米中過量表達大麥的腳基因會引起玉米中HZOZ含量明顯上升，并最后導致對歐洲玉米螟的抗性增加 [8]。當反義抑制腳基因在煙草中的轉(zhuǎn)錄水平時，會導致煙草H202及次生化合物含量下降，最后導致抗蟲性降低(Louamp。王霞等(2007)的研究證明，褐飛虱為害迅速導致水稻體內(nèi)H202的含量上升(圖 )，同時，外源高濃度的HZOZ能誘導水稻釋放對稻虱纓小蜂具有明顯引誘作用的揮發(fā)物。 植物防御反應中幾種信號途徑的相互作用水楊酸和茉莉酸是植物防御反應中的信號物質(zhì)。乙烯與茉莉酸主要是在機械損傷、蟲害誘導和真菌性病原菌的直接和間接防御反應中起到作用。例如,水楊酸和它的作用類似物2, 6二氯異煙酸和苯并噻二唑可抑制依賴茉莉酸的防御基因的表達,其原因可能是INA、水楊酸或BTH抑制了茉莉酸的合成和茉莉酸的作用。因此,用高度得表達水楊酸的方法去增加植物對廣譜性病原菌抗性的途徑,可能會使植物對昆蟲或另外一些病原真菌的抗性降低。在某些情況下,茉莉酸和乙烯能夠促進水楊酸的作用導致相關蛋白基因的表達。利用系統(tǒng)獲得抗性誘導物BTH處理,番茄對甜菜夜蛾的抗性降低,原因可能是BTH抑制茉莉酸的合成或增加水楊酸的合成。缺乏茉莉酸反應途徑的突變體對埃及棉葉蟲敏感,缺乏系統(tǒng)獲得抗性的突變體npr1對埃及棉葉蟲具有較高的抗性。當煙草被耐煙堿的煙草天蛾取食后,茉莉酸水平增加,一般同機械傷害的程度成正比,隨后形成茉莉酸高峰,產(chǎn)生2~10倍的傷害水平引起的茉莉酸量,在昆蟲繼續(xù)取食前迅速傳導到葉片前端。乙烯抑制了傷口和茉莉酸誘導的煙堿合成、NaPMT1基因表達等植物的直接防御反應,但不抑制釋放VOC的間接防御反應,因而能夠吸引寄生性天敵,但這種間接防御不能被傷口誘導。由于煙堿能被煙草天蛾所代謝并作為煙草天蛾對寄生蜂的防御物質(zhì),因此煙草可能調(diào)整自身的變化增加間接防御以對抗煙草天蛾的取食。顯然，即使不是所有的植物，但至少許多植物除結(jié)構(gòu)性防御系統(tǒng)外，還存在誘導防御系統(tǒng)。隨著分子生物學理論和技術的發(fā)展，研究者開始從分子水平研究植物的誘導抗性。國內(nèi)對植物誘導抗蟲基因的克隆和調(diào)控方面的研究還很少，本文介紹國外對植物防御害蟲的誘導抗性基因種類和調(diào)控兩方面的研究，其對國內(nèi)開展這方面的研究有所推動。Arimuraetal發(fā)現(xiàn)棉紅蜘蛛(Tetranicusurticae)危害提高了利馬豆(Phaseolus lunatus )97 個基因的表達量，而棉紅蜘蛛誘導利馬豆釋放的揮發(fā)性物質(zhì)提高了利馬豆 227 個基因的表達量。Hermsmeier et al. (2001)用mRNA 差異顯示法提供了煙草在煙草天蛾(Manduca sexta)攻擊下的轉(zhuǎn)錄特征，獲得了差異顯示的 27個 cDNA，并分析得害蟲攻擊負向調(diào)控參與光合作用的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物，而正向調(diào)控將碳氮轉(zhuǎn)變?yōu)榉烙镔|(zhì)的防御性轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物。ZhuSalzma et al. (2004) 研究了蚜蟲（Schizaphis graminum) 攻擊對高粱(Sorghum bicolor)mRNA 積累的改變，用 cDNA 差異性減去法獲得672 cDNA，并從中確定出對蚜蟲取食、茉莉酮酸酯（ 甲基茉莉酮酸酯）或水楊酸施用有反應的 82 個轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物，對損傷后的植物基因表達的研究表明，與防御相關的基因的表達增強，而與生長發(fā)育相關的基因受到負向調(diào)控。Ryan將植物受損傷后新合成蛋白的解碼基因可分為 3 類：抗營養(yǎng)蛋白或防御基因、信號途徑基因和蛋白酶基因。在此基礎上，本文根據(jù)基因在植物防御害蟲中的作用將誘導表達的基因分為 3類：基因產(chǎn)物蛋白直接對昆蟲有毒害作用的防御蛋白基因，如蛋白酶抑制劑基因；基因蛋白本身對昆蟲沒有直接的毒害作用，但基因蛋白的直接或間接產(chǎn)物對昆蟲有直接或間接防御作用的防御物質(zhì)合成基因，包括次生物質(zhì)合成酶基因和其代謝途徑基因；基因的直接或間接產(chǎn)物起到防御信號的傳播和擴大作用的信號途徑基因，如作為信號的揮發(fā)性物質(zhì)合成相關的基因[13]。PIN 抑制昆蟲消化性蛋白酶，導致昆蟲由于饑餓而生長遲緩和死亡。 Ryan,1981)，且這種積累是局部和系統(tǒng)性的(Cordero et al.,1994)。受損傷誘導的 PIN 基因主要有半胱氨酸蛋白酶抑制劑CPIN、絲氨酸蛋白酶抑制劑 SPIN 和胰島素蛋白酶抑制劑 TPIN 基因。這些蛋白質(zhì)都參與植物防御害蟲，特別是防御鞘翅目和半翅目昆蟲[14]。如損傷局部和系統(tǒng)地誘導大豆上的 CPIN cDNA 克隆 R1 和 N2 的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物，同時也提高木瓜蛋白酶的活性，這意味著 R1 和 N2 在植物防御中起作用。SPIN 的積累可局部發(fā)生于受害部位和系統(tǒng)地發(fā)生于遠離受害部位的其它器官。 胰島素蛋白酶抑制劑（ trypsin proteinase inhibitor, TPIN）基因 紫花苜蓿上，TPIN 基因在葉片的表達受損傷誘導。 黑芥子酶結(jié)合蛋白（ myrosinasebinding proteins, MBP）基因 存在于油菜種子中的 MBP 族的蛋白具有外源凝集素活性，非常高效地結(jié)合氨基苯基 αD 甘露糖吡喃糖苷 瓊脂糖和一定程度地結(jié)合 N 乙酰基葡萄糖胺 瓊脂糖。機械損傷和小菜蛾取食都能誘導油菜上 MBP 的轉(zhuǎn)錄表達(Pontoppidanet al., 2005)。 Dowd and Lagrimi, 1997)。陰離子過氧化物酶在大豆葉片上的mRNA 積累是由機械損傷造成的 (Diehn et al.,1993)。參與乙烯生物合成途徑的 AC（C 1 氨基環(huán)丙烷 1 羧酸）氧化酶基因在桃葉片上受損傷誘導表達 [15]。由于多酚氧化酶的表達是由損傷誘導的，所以它很可能參與防御反應(Constable et al., 1995)。 細胞色素 P450 單氧酶基因細胞色素 P450單氧酶是依賴亞鐵血紅素的多功能氧化酶系統(tǒng)，利用 NADPH 和 / 或 NADH 還原裂解二氧化合物成功能性有機物和一分子水。另外一些自然代謝產(chǎn)物包括植物苯基異丙酮、類萜、生物堿、脂肪酸和 GA 前體都是 P450 調(diào)控的反應生物合成的。但對不同 P450 同工酶在植物中的數(shù)量和它們的表達模式還不清楚。這種酶在苯基異丙酮途徑中跟隨在苯基丙氨酸解氨酶 PAL 之后，催化苯乙烯酸到對香豆酸的轉(zhuǎn)變。 信號途徑基因 脂肪氧合酶（ lipoxygenase, LOX）基因LOX是真核細胞中普遍存在的酶，將長鏈不飽和脂肪酸氧化成它們的過氧化合物。如在大豆、馬鈴薯上的 LOX mRNA 積累可由昆蟲攻擊引起。在番茄葉片上，TomLOXD 基因的表達可由損傷誘導，TomLOXD 解碼的葉綠體 LOX 是類十八烷防御信號途徑的一個組成成分，在植物的害蟲防御中起作用。 丙二烯氧化合成酶（ allene oxide synthase,AOS）基因丙二烯氧化合成酶催化游離脂肪酸氧化衍生的過氧化氫物生物合成丙二烯環(huán)氧化物，提供植物激素茉莉酮酸酯合成的前體(Sivasankar et al., 2000)。在亞麻(Linum usitatissimum)中，機械損傷可提高受害葉和遠離受害葉的植物組織的 AOS 基因的表達。損傷引起細胞質(zhì)的 AOS 提高茉莉酮酸酯的水平，由此來間接或直接提高植物防御基因的表達。如在野生型擬南芥上，損傷快速誘導