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二化螟(Chilo suppressalis)作为水稻上危害最为严重的常发性害虫之一,对水稻产量造成巨大经济损失。作为防治二化螟最主要的武器,化学杀虫剂的大量使用已导致农药残留、环境污染、粮食安全和害虫抗药性等问题凸显。利用基因工程培育抗螟水稻品种是较安全、高效的方法,但水稻抗螟虫相关基因的功能研究相对匮乏。植物蛋白酶抑制剂(Potease Inhibitor,PI)是一类低分子量的多肽或蛋白质,参与植物对害虫和其它逆境胁迫的抗性。然而,编码水稻蛋白酶抑制剂的基因的分子鉴定和表达模式尚不清楚。因此,本试验以东北地区常规种植的水稻1688、1665和1654品系作为供试材料,克隆了两个水稻蛋白酶抑制剂基因OsLTPL164和OsLTPL151,并运用荧光定量PCR(RT-qPCR)分析了OsLTPL164和OsLTPL151在三个水稻品系中、二化螟取食及机械损伤下的表达模式;测定了二化螟取食及机械损伤下三个水稻品系不同组织的α-淀粉酶活性;通过RNAi技术和超表达技术构建了OsLTPL164和OsLTPL151的沉默载体和超表达载体。研究结果为明确OsLTPL164和OsLTPL151在水稻防御二化螟中的作用,以及今后利用这两个基因构建转基因水稻奠定理论基础。结果如下:1.水稻蛋白酶抑制剂基因OsLTPL164和OsLTPL151的二级结构预测及表达模式分析预测结果显示,OsLTPL164蛋白由159个氨基酸、5个α螺旋组成,其中包括10个半胱氨酸;OsLTPL151蛋白由96个氨基酸、4个α螺旋组成,其中包括8个半胱氨酸。OsLTPL164基因在三个水稻品系中的组织表达模式一致,在叶片和茎中的表达量均显著高于根部;OsLTPL151基因在1654品系中茎和叶片中的表达量显著高于根部,但在1688和1665品系中根部的表达量显著高于茎和叶片;此外,这两个基因在三个品系间的同一组织中有不同的表达模式。二化螟取食诱导OsLTPL164和OsLTPL151基因上调表达,且在1665中上调的幅度较1688和1654中大。在二化螟取食和机械损伤处理不同时间后,两个基因均呈现表达水平先上升后下降再上升的趋势。2.二化螟取食和机械损伤下水稻α-淀粉酶的活性分析在三个水稻品系不同组织中,茎干和叶片中α-淀粉酶活性均高于根;在同一组织中,1654的α-淀粉酶活性高于1688和1665。二化螟取食及机械损伤胁迫下,α-淀粉酶活性均呈现先下降后上升再下降的趋势,且均在3 h时酶活显著下降,12 h时降至最低值;二化螟危害和机械损伤后,1654的α-淀粉酶活性下降幅度较1688和1665大。3.OsLTPL164和OsLTPL151基因沉默载体和超表达载体构建分别克隆得到243bp、203bp的OsLTPL164基因和OsLTPL151基因正向和反向干扰片段,构建了基因OsLTPL164和OsLTPL151的沉默载体和超表达载体,并成功获得了颗粒较黄、较紧实的愈伤粒,为后续转基因植物种植和功能研究奠定基础。