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萜类化合物作为植物次生代谢产物中种类最为繁多的一类,在植物直接防御和间接防御中发挥着重要的作用。水稻作为全球的主要粮食作物之一,病虫害一直是影响其产量问题的重要因素,利用萜类物质对水稻进行绿色可持续防御保护是今后水稻病虫害防治发展的方向。本研究依据本室已有的褐飞虱取食水稻芯片数据,挑选出2个受褐飞虱取食诱导上调表达基因TPS19与TPS20,本室已毕业硕士进行的目的蛋白体外酶活实验验证了它们是柠檬烯合酶基因,通过对转基因水稻进行褐飞虱H型嗅觉仪实验、褐飞虱刺探电位图分析及水稻接菌实验,为验证水稻柠檬烯合酶的生物学功能及培育新型绿色抗病虫害水稻提供理论参考。主要结果如下:1、对转TPS19基因超表达载体及CRISPR-cas9载体进行了水稻遗传转化,对转TPS20基因CRISPR-cas9载体进行了水稻遗传转化,通过分子鉴定获得了稳定整合且高效表达的超表达转基因植株与目的基因敲除再生植株。2、对超表达TPS19与TPS20植株挥发物进行了顶空吸附收集并用GC-MS对抽提物进行了成分检测:柠檬烯是主要产物;亚细胞定位结果显示二者均定位于叶绿体,表明TPS19与TPS20都是单萜合酶。以上结果从侧面佐证了TPS19与TPS20在水稻中作为柠檬烯合酶存在。3、对超表达TPS19与TPS20植株T1代进行了水稻褐飞虱H型嗅觉仪实验与昆虫刺探电位仪实验。结果表明:超表达转基因水稻对水稻褐飞虱寄主选择和取食行为均无显著影响。4、对超表达TPS19与TPS20植株T1代进行了水稻纹枯病离体接菌实验,结果表明超表达转基因水稻对纹枯病有一定抗性,但是受环境条件影响较大。5、TPS19与TPS20二者无论是CDS序列还是氨基酸序列都具有极高的相似性,但二者的组织表达模式不同:TPS19主要在三叶期幼苗、茎、发穗花序、开花前一天的内外稃中表达,而TPS20主要在三叶期幼苗、幼苗地上部分、茎、开花前一天的内外稃、开花后3 d小穗中表达。基于启动子融合GUS的染色观察发现TPS19与TPS20均主要在水稻叶鞘和叶片中表达。6、构建了酵母单杂交载体,对TPS19启动子质粒文库筛选,初步找到转录因子LOCOs01g39310、LOCOs06g41010、LOCOs07g35870、LOCOs09g12770。