木質(zhì)素合成基因HCT、CCoAOMT在木薯抗木瓜秀粉蚧中的作用初探

摘" 要：木質(zhì)素在木薯抵御有害生物過程中起重要防御作用，其中莽草酸羥基肉桂酰轉(zhuǎn)移酶（HCT）和咖啡酰輔酶A-O-甲基轉(zhuǎn)移酶（CCoAOMT）基因是木質(zhì)素生物合成的關(guān)鍵基因，然而這2個(gè)基因在木薯抗木瓜秀粉蚧（Paracoccus marginatus Williams）中的具體功能尚未明確。為了探討木薯對木瓜秀粉蚧的抗蟲防御反應(yīng)機(jī)制，本研究以抗蟲木薯品種C1115和感蟲木薯品種KU50為參試材料，比較分析取食抗、感品種后的木瓜秀粉蚧的發(fā)育與繁殖和生命表參數(shù)差異。取食C1115后的卵-雌成蟲發(fā)育歷期為38.50 d，顯著長于KU50的28.86 d；平均單雌產(chǎn)卵量為221粒，顯著低于KU50的331粒；雌成蟲平均壽命為4.30 d，顯著短于KU50的8.83 d；凈增殖率、內(nèi)稟增長率和周限增長率分別為224.13、0.10 d^?1和1.11 d^?1，均顯著低于KU50的330.67、0.12 d^?1和1.12 d^?1；世代周期和種群加倍時(shí)間分別為50.25 d和6.44 d，顯著長于KU50的49.98 d和5.97 d，研究結(jié)果表明C1115能顯著抑制木瓜秀粉蚧的發(fā)育、繁殖和種群增長。進(jìn)一步采用qPCR和酶活性檢測的方法，比較分析木瓜秀粉蚧取食前后的C1115和KU50葉片中木質(zhì)素合成相關(guān)基因HCT、CCoAOMT表達(dá)量及其編碼酶活性的變化，發(fā)現(xiàn)木瓜秀粉蚧取食后的C1115的HCT、CCoAOMT表達(dá)量及其編碼酶活性均呈下降趨勢，C1115的HCT表達(dá)量及其編碼酶活性為KU50的52.99%、74.42%，而CCoAOMT表達(dá)量及其編碼酶活性分別為KU50的66.81%、73.91%。采用Spearman相關(guān)性分析，發(fā)現(xiàn)HCT、CCoAOMT基因表達(dá)量及其編碼酶活性與木薯對木瓜秀粉蚧的抗蟲性均呈負(fù)相關(guān)，推測這2個(gè)基因的下調(diào)表達(dá)可能影響木薯葉片的木質(zhì)素積累及其抗蟲防御反應(yīng)水平。本研究為深入解析木質(zhì)素調(diào)控木薯對木瓜秀粉蚧的抗蟲防御反應(yīng)分子機(jī)制奠定良好基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：木薯；木瓜秀粉蚧；發(fā)育；繁殖；種群增長；木質(zhì)素合成基因中圖分類號：S433.1 """""文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

Preliminary Study on the Role of Lignin Biosynthesis Genes HCT and CCoAOMT in Cassava Resistance to Paracoccus marginatus

XIONG Fanrong^1，2，3， CHEN Qing^2，3*， LIU Ying ^2，3， WU Chunling^2，3， AN Xingkui^2，3， LIANG Xiao^2，3，CHEN Yinhua¹

1. School of Tropical Agriculture and Forestry， Hainan University， Danzhou， Hainan 571737， China; 2. Environment and Plant Protection Institute， China Academy of Tropical Agricultural Sciences / Key Laboratory of Integrated Pest Management on Tropical Crops， Ministry of Agriculture and Rural Affairs / Hainan Engineering Research Center for Biological Control of Tropical Crops Diseases and Insect Pests， Haikou， Hainan 571101， China; 3. Sanya Research Academy， Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences / Hainan Key Laboratory for Biosafety Monitoring and Molecular Breeding in Off-Season Reproduction Regions， Sanya， Hainan 572000， China

Abstract： Lignin serves a crucial defensive function in cassava’s resistance to harmful organisms. Among the genes involved in lignin biosynthesis， shikimate hydroxycinnamoyl transferase （HCT） and caffeoyl coenzyme A-O-methyltr-ansfe-rase （CCoAOMT） are of particular importance. Yet， their specific roles in cassava’s resistance to the insect pest P. marginatus remain to be fully elucidated. To elucidate the anti-insect defense mechanisms of cassava against P. marginatus， we conducted comparative studies using insect-resistant cultivar C1115 and susceptible cultivar KU50. Life table analysis revealed significant cultivar-dependent effects on pest developmental biology. Specifically， C1115-fed females exhibited significantly prolonged developmental duration （38.50 days in C1115 vs. 28.86 days in KU50）， significantly reduced fecundity （221 eggs in C1115 female vs. 331 eggs in KU50 female）， and significantly shortened adult longevity （4.30 days in C1115 vs. 8.83 days in KU50）. Notably， population growth parameters demonstrated significant comprehensive suppression in C1115 cohorts： net reproductive rate （R₀=224.13 in C1115 vs. 330.67 in KU50）， intrinsic growth rate （r_m=0.10 d^?1 in C1115 vs. 0.12 d^?1 in KU50）， and finite growth rate （λ=1.11 d^?1 in C1115 vs. 1.12 d^?1 in KU50）. Furthermore， extended generation time （T=50.25 in C1115 vs. 49.98 days in KU50） and doubling time （Dt=6.44 in C1115 vs. 5.97 days in KU50） were observed， indicating multilevel inhibition of pest population dynamics by C1115. Molecular characterization showed progressive downregulation of lignin biosynthesis genes HCT and CCoAOMT post-infestation in C1115. Although both cultivars exhibited suppression patterns， C1115 maintained significantly lower expression levels （52.99%， 66.81% of KU50） and enzymatic activities （74.42%， 73.91% of KU50） across timepoints. Using Spearman correlation analysis， it was found that both HCT and CCoAOMT gene expression levels and the activity of their encoded enzymes were negatively correlated with cassava resistance to P. marginatus. This suggests that the downregulation of these two genes may affect lignin accumulation in cassava leaves and the level of insect resistance defense responses. This study has laid a solid preliminary work foundation for in-depth analysis of the molecular mechanisms by which lignin regulates cassava’s defense responses against P. marginatus

Keywords： cassava; Paracoccus marginatus; development; reproduction; population growth; lignin synthesis gene

DOI： 10.3969/j.issn.1000-2561.2025.09.013

木薯（Manihot esculenta Crantz）主要分布于熱帶、亞熱帶地區(qū)，是超過10億人口的主糧和重要的經(jīng)濟(jì)作物^[1]。木瓜秀粉蚧（Paracoccus marginatus Williams）是世界危險(xiǎn)性農(nóng)林害蟲和我國木薯主栽區(qū)四大有害生物之一，其寄主植物高達(dá)54科172個(gè)屬^[2]。主要為害植株的莖葉，常導(dǎo)致葉片枯萎黃化、卷縮變形、枝條干枯、果實(shí)弱小畸形和落花落果，甚至整株死亡^[3]。此外，木瓜秀粉蚧會(huì)分泌蜜露覆蓋植物表面，阻礙光合作用并引發(fā)煤煙病，進(jìn)一步削弱植株生長^[4]。目前，木瓜秀粉蚧已擴(kuò)散至五大洲44個(gè)國家和地區(qū)，且在我國海南、廣西、廣東、云南等木薯主產(chǎn)區(qū)發(fā)生嚴(yán)重，并呈加重危害趨勢^[5]。目前該蟲主要依賴化學(xué)防治，但該粉蚧主要在木薯移栽6個(gè)月后暴發(fā)成災(zāi)，此時(shí)木薯地已封行，難以施藥，加之有效防治粉蚧的登記藥劑種類較少，大劑量、高頻率不合理用藥導(dǎo)致害蟲抗藥性增強(qiáng)、產(chǎn)地生態(tài)環(huán)境變差和農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全問題突出，因此如何有效控制木瓜秀粉蚧為害已成為我國木薯產(chǎn)業(yè)健康持續(xù)發(fā)展中亟待解決的“卡脖子”難題^[6]。

木質(zhì)素是一類廣泛存在于植物體內(nèi)的次生代謝產(chǎn)物，在作物抵御害蟲侵襲的過程中發(fā)揮著關(guān)鍵作用^[7]。研究表明木質(zhì)素的合成途徑可通過不同分子機(jī)制被調(diào)控，進(jìn)而影響植物的抗蟲能力^[8]。WANG等^[9]發(fā)現(xiàn)在菊花中過表達(dá)CmMYB19轉(zhuǎn)錄因子可顯著提高木質(zhì)素含量，從而抑制蚜蟲的繁殖；TIAN等^[10]研究發(fā)現(xiàn)，昆蟲毒素LqhIT2作為一種外源激發(fā)子可激活水稻茉莉酸信號通路，誘導(dǎo)苯丙烷代謝途徑關(guān)鍵基因的表達(dá)，最終導(dǎo)致木質(zhì)素合成增加并提升水稻的抗蟲性能；WANG等^[11]研究發(fā)現(xiàn)過表達(dá)PdCSD2基因的楊樹（Populus L.）木質(zhì)素合成途徑基因PAL等顯著上調(diào)表達(dá)，顯著提高了楊樹對鞘翅目害蟲的抗性。HCT和CCoAOMT基因是木質(zhì)素生物合成的關(guān)鍵基因，在木質(zhì)素合成途徑中分別催化不同的反應(yīng)步驟，通過調(diào)控這2個(gè)基因可以改變木質(zhì)素的含量和單體比例，進(jìn)一步影響作物的抗蟲功能^[12]。呂薔^[13]研究發(fā)現(xiàn)，過表達(dá)HCT可顯著提升楊樹木質(zhì)素含量，引起細(xì)胞壁增厚、纖維排列緊密，從而抑制天牛幼蟲的蛀食；姚連梅等^[14]研究發(fā)現(xiàn)，通過下調(diào)白樺樹（Betula platyphylla Suk.）的CCoAOMT基因，會(huì)導(dǎo)致次生代謝物（如酚酸）的積累，增強(qiáng)對光肩星天牛（Anoplophora glabripennis Motsch.）幼蟲的的化學(xué)防御。但迄今為止，有關(guān)木質(zhì)素合成基因HCT和CCoAOMT在木薯對木瓜秀粉蚧的防御反應(yīng)中的作用鮮有報(bào)道。

鑒于此，本研究以前期鑒定的抗蟲木薯品種C1115和感蟲木薯品種KU50為參試材料^[5]，從害蟲-寄主互作的角度，比較分析木瓜秀粉蚧取食抗、感木薯品種后的發(fā)育與繁殖和種群生命表參數(shù)差異，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步分析木薯木質(zhì)素合成相關(guān)基因HCT和CCoAOMT的表達(dá)量及其編碼酶活性差異，以及基因表達(dá)量、酶活性和木薯抗蟲性的相關(guān)性，以期初步闡明木質(zhì)素調(diào)控木薯對抗木瓜秀粉蚧的防御反應(yīng)機(jī)制。

1" 材料與方法

1.1" 材料

1.1.1" 供試木薯" 抗蟲木薯品種C1115與感蟲木薯品種KU50均由中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院國家種質(zhì)資源圃提供，通過莖稈扦插的方式統(tǒng)一種植，種植土比例為土壤∶泥炭土∶珍珠巖=1∶1∶1，置于溫室進(jìn)行培養(yǎng)，光周期設(shè)置為16"h（光照）∶8 h（黑暗），溫度為（28±2）℃，相對濕度為（65±5）%。

1.1.2" 供試木瓜秀粉蚧" 木瓜秀粉蚧為本實(shí)驗(yàn)室養(yǎng)殖繁育多代的蟲源，用木薯品種KU50在養(yǎng)蟲室飼養(yǎng)，養(yǎng)蟲室條件：溫度（25±2）℃，光周期設(shè)置為14 h（光照）∶10 h（黑暗），濕度為（80±10）%。

1.2" 方法

1.2.1" 發(fā)育、繁殖和種群生命表構(gòu)建" 用毛筆將木瓜秀粉蚧雌成蟲（3齡若蟲剛蛻皮后變成的雌成蟲）接于C1115和KU50的葉片背面，每張葉片20頭，并用浸濕的吸水紙包住葉片邊緣防止粉蚧逃離，然后置于長50"cm，寬30"cm的完全被ddH₂O潤濕的海綿盤上，放入光周期設(shè)置為14 h（光照）∶10 h（黑暗）、溫度為28"℃、相對濕度（75±5）%的氣候培養(yǎng)箱內(nèi)飼養(yǎng)，每隔24 h觀察其產(chǎn)卵情況，集中收集飼養(yǎng)10 d后的蟲卵以保持卵齡期的一致性^[15]。取C1115和KU50各50張葉片并進(jìn)行編號，每張葉片接10粒卵，待卵孵化后用毛筆清除多余1齡若蟲（卵），每張葉片只保留1頭1齡若蟲，發(fā)育至2齡若蟲后，保留30張（30個(gè)重復(fù)）帶有雌蟲的葉片繼續(xù)觀察，記錄卵、1齡若蟲期、2齡若蟲期、3齡若蟲期的發(fā)育時(shí)間和存活數(shù)量，其中不同齡期蟲態(tài)的劃分依據(jù)陳青等^[6]的方法。每隔7 d更換新的葉片，飼養(yǎng)條件如前所述。待雌成蟲性成熟開始產(chǎn)卵后，每天收集每個(gè)重復(fù)的卵塊，用75%酒精去除卵囊（呈絲線狀）后在顯微鏡下計(jì)數(shù)卵粒數(shù)量，直至粉蚧不再產(chǎn)卵至死亡，統(tǒng)計(jì)產(chǎn)卵量、產(chǎn)卵天數(shù)和雌蟲壽命。根據(jù)木瓜秀粉蚧的發(fā)育歷期、存活率、產(chǎn)卵量、成蟲壽命等數(shù)據(jù)，建立種群生命表，計(jì)算種群生命表參數(shù)。種群生命表參數(shù)計(jì)算方法：種群凈生殖率R₀=∑l_x·m_x；平均世代周期T=∑x·l_x·m_x/R₀；內(nèi)凜增長率r_m=lnR₀/T；周限增長率λ=er_m；種群加倍時(shí)間D_t=ln2/r_m，其中，x為特定齡期，l_x為特定齡期的存活率，m_x為在x期間平均每頭雌成蟲產(chǎn)卵數(shù)。

1.2.2" 接蟲與取樣" 選取溫室培養(yǎng)6個(gè)月、長勢一致、無病蟲害的C1115和KU50各12株，用細(xì)毛筆將木瓜秀粉蚧雌成蟲（3齡若蟲剛蛻皮后變成的雌成蟲）接于植株頂部嫩葉下方3張葉片背面，在葉柄基部涂上羊毛脂防止粉蚧遷移，分別于接蟲前（0 d）和接蟲后1、4、8 d采集葉片，同時(shí)用毛筆掃除葉片上粉蚧，每個(gè)時(shí)間點(diǎn)采集3株木薯，采集后迅速將葉片放入錫紙袋中，并使用液氮冷凍處理后置于-80"℃保存?zhèn)溆谩?/p>

1.2.3" 基因?qū)崟r(shí)熒光定量PCR分析" 根據(jù)KEGG網(wǎng)站（https：//www.kegg.jp/kegg/）已發(fā)布的木薯木質(zhì)素合成通路基因莽草酸羥基肉桂酰轉(zhuǎn)移酶（HCT）和咖啡酰輔酶A-O-甲基轉(zhuǎn)移酶（CCoAOMT）基因序列，設(shè)計(jì)HCT、CCoAOMT引物（表1）。采用RNAprep Pure植物多糖多酚總RNA提取試劑盒提取接蟲前（0 d）和接蟲后1、4、8"d的抗蟲木薯品種C1115和感蟲木薯品種KU50葉片的RNA，用1%瓊脂糖凝膠電泳與超微量紫外分光光度計(jì)（Thermo）檢測其純度和完整性。確認(rèn)可用于后續(xù)試驗(yàn)后，取1.0"μg經(jīng)Thermoscript 1^st Strand cDNA Synthesis Kit（Vazyme，中國）除去gDNA的RNA樣品，用于cDNA合成。內(nèi)參基因?yàn)槟臼?em>Meactin，qPCR反應(yīng)體系配制則參照2×Q3 SYBR qPCR Master Mix試劑盒（TOLOBIO，中國）。PCR反應(yīng)條件為95"℃下預(yù)變性1 min，進(jìn)行40個(gè)循環(huán)反應(yīng)：95"℃變性15"s，58"℃退火30"s，72"℃延伸15"s。以未經(jīng)木瓜秀粉蚧取食的木薯葉片的木質(zhì)素合成通路基因表達(dá)量為對照1.0，蟲害后的木薯木質(zhì)素合成途徑基因表達(dá)量變化情況以為害前的相對倍數(shù)表示，根據(jù)2^?ΔΔCt法計(jì)算而得，每個(gè)處理均設(shè)置3個(gè)重復(fù)^[16]。

1.2.4" HCT、CCoAOMT酶活性測定" 稱取0.1 g木薯葉片組織粉末于1.5"mL離心管中，加入預(yù)冷的1×PBS緩沖液（0.01"mol/L，pH=7.4），充分旋渦震蕩30 s后，7500 r/min離心15 min，吸取上清液即為待測液。使用上海酶聯(lián)生物公司（https： //mlbio.cn）的酶聯(lián)免疫檢測試劑盒進(jìn)行HCT（YJ390687）、CCoAOMT（YJ580011）酶活性測定，具體操作依據(jù)各個(gè)試劑盒的說明書進(jìn)行。

1.3 "數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2019軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，采用Graphpad prism 9.5軟件進(jìn)行繪圖。使用DPS軟件（V7.05-V9.01）采用單因素方差（Duncan新復(fù)極差法）進(jìn)行分析不同處理間的差異；抗、感品種之間的差異分析采用t-檢驗(yàn)分析。通過Spearman法分析基因表達(dá)量、酶活性和蟲害指數(shù)之間的相關(guān)性。

2" 結(jié)果與分析

2.1" 取食抗、感木薯品種的木瓜秀粉蚧發(fā)育歷期差異分析

由圖1可知，取食抗蟲品種C1115的木瓜秀粉蚧的卵期、1齡若蟲期、2齡若蟲期、3齡若蟲期和卵-3齡若蟲期的平均發(fā)育歷期分別為9.56、16.70、5.96、6.26、38.50 d，取食KU50的平均發(fā)育歷期分別為8.93、8.76、6.76、4.40、28.86 d。C1115與KU50相比，卵期無顯著差異，2齡若蟲期顯著短于KU50，其余齡期均顯著長于KU50，結(jié)果表明，抗蟲品種C1115能顯著延長木瓜秀粉蚧發(fā)育歷期。

2.2" 取食抗、感木薯品種的木瓜秀粉蚧壽命和產(chǎn)卵量差異分析

由圖2可知，取食抗性品種C1115的木瓜秀粉蚧平均雌成蟲壽命為4.30 d，顯著低于取食感蟲品種KU50的8.83 d，為KU50的48.69%；平均單雌產(chǎn)卵量分別為221粒，顯著低于取食感蟲品種KU50的331粒，為KU50的66.77%。上述結(jié)果表明，抗蟲品種C1115能夠顯著縮短木瓜秀粉蚧的雌成蟲壽命和降低其產(chǎn)卵量。

2.3 "取食抗、感蟲品種的木瓜秀粉蚧生命表參數(shù)差異分析

由表2可知，取食抗蟲品種C1115的木瓜秀粉蚧的凈增殖率、內(nèi)稟增長率、周限增長率分別為224.13、0.10 d^?1和1.11 d^?1，均顯著低于取食感蟲品種KU50的330.67、0.12 d^?1和1.12 d^?1；世代周期和種群加倍時(shí)間分別為50.25 d和6.44 d，顯著長于取食KU50的49.98 d和5.97 d。上述結(jié)果表明，抗蟲品種C1115能夠顯著抑制木瓜秀粉蚧種群增長。

2.4 "木瓜秀粉蚧取食前后抗、感木薯品種葉片中的HCT基因表達(dá)差異分析

由圖3可知，木瓜秀粉蚧為害后，HCT基因在抗蟲木薯品種C1115中基因表達(dá)量顯著下降，而在感蟲木薯品種KU50中的表達(dá)量為先降低后升高。比較抗、感蟲木薯品種相同蟲害時(shí)間內(nèi)，HCT基因的表達(dá)量變化發(fā)現(xiàn)，抗蟲木薯品種C1115的表達(dá)量在相同蟲害時(shí)間內(nèi)（1、4、8"d），均顯著低于感蟲木薯品種KU50。通過Spearman相關(guān)性分析表明，HCT基因表達(dá)量與木薯品種的抗蟲性呈負(fù)相關(guān)（P=-0.98）。

2.5" 木瓜秀粉蚧為害前后抗、感木薯品種葉片中的CCOAOMT基因表達(dá)差異分析

由圖4可知，木瓜秀粉蚧為害后，CCOAOMT基因在抗蟲木薯品種C1115中的表達(dá)量表現(xiàn)出為害后先顯著升高后顯著降低，為害4"d后在感蟲木薯品種KU50中的表達(dá)量顯著降低。進(jìn)一步比較抗、感品種相同為害時(shí)間點(diǎn)，抗蟲木薯品種C1115的表達(dá)量在相同蟲害時(shí)間內(nèi)（0、4 d），均顯著低于感蟲木薯品種KU50。通過Spearman相關(guān)性分析表明，CCOAOMT基因表達(dá)量與木薯品種的抗蟲性呈負(fù)相關(guān)（P=-0.51）。

2.6" 木瓜秀粉蚧為害抗、感木薯前后葉片中的HCT酶活性變化分析

由圖5可知，木瓜秀粉蚧為害后，抗蟲木薯中HCT酶活性顯著下降，而感蟲木薯品種中的HCT酶活性呈先下降后升高趨勢。比較相同時(shí)間的酶活性，為害4 d后抗性品種C1115的HCT酶活性顯著低于感性品種KU50，再結(jié)合Spearman相關(guān)性分析表明，HCT酶活性和木薯品種的抗蟲性呈負(fù)相關(guān)（P=-0.78）。

2.7" 木瓜秀粉蚧為害抗、感木薯前后葉片中的CCOAOMT酶活性變化分析

由圖6可知，木瓜秀粉蚧為害后，抗、感木薯品種中的CCOAOMT酶活性均呈先升高后下降趨勢，在感蟲品種KU50中變化較為顯著。比較相同時(shí)間的酶活性，在木瓜秀粉蚧為害后的1"d和4"d均顯著低于感蟲品種KU50，再結(jié)合Spearman相關(guān)性分析表明，CCOAOMT酶活性和木薯品種的抗蟲性呈負(fù)相關(guān)（P=-0.39）。

3 "討論

木質(zhì)素通過構(gòu)建物理屏障、釋放抗生性物質(zhì)干擾害蟲生理活動(dòng)及抑制其為害，木質(zhì)素含量較高的作物品種通常具有更強(qiáng)的抗蟲防御能力^[17]。WANG等^[18]研究發(fā)現(xiàn)，抗蟲苜蓿（Medicago sativa L.）被薊馬（Odontothrips loti Haliday）為害后會(huì)誘導(dǎo)次生代謝物質(zhì)含量變化，其中木質(zhì)素含量顯著升高，對薊馬的防御作用顯著增強(qiáng)。MYOUNG- HOON等^[19]研究發(fā)現(xiàn)，擬南芥（Arabidopsis thaliana L.）受病原菌侵染會(huì)導(dǎo)致木質(zhì)素沉積并導(dǎo)致病原菌停止生長。過表達(dá)楊樹顯著提高木質(zhì)素含量，引起細(xì)胞壁增厚、纖維排列緊密，從而抑制天牛幼蟲的蛀食^[13]。本研究發(fā)現(xiàn)，與感蟲木薯品種KU50相比，抗蟲木薯品種C1115能夠顯著延長木瓜秀粉蚧的發(fā)育歷期，顯著降低其雌成蟲壽命、產(chǎn)卵量及種群增長。在前期研究中，我們通過代謝組分析發(fā)現(xiàn)，C1115品種的諸多木質(zhì)素前體物質(zhì)例如香豆醇、松柏醇和芥子醇及木質(zhì)素含量均顯著高于KU50^[20]，因此我們推測C1115對木瓜秀粉蚧的抗性與其較高的木質(zhì)素含量有關(guān)。

植物受害蟲脅迫后，木質(zhì)素合成及其調(diào)控基因的表達(dá)特性顯著影響其抗蟲防御能力^[21]。許多研究表明，蟲害脅迫能夠顯著激活木質(zhì)素合成基因表達(dá)，促進(jìn)木質(zhì)素在害蟲取食部位的積累并抑制其進(jìn)一步為害。呂國勝^[22]在抗蟲菊花研究中發(fā)現(xiàn)，蚜蟲脅迫激活茉莉酸信號通路，并誘導(dǎo)木質(zhì)素的合成，使得維管束結(jié)構(gòu)強(qiáng)化并阻礙蚜蟲取食。WU等^[23]利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)誘導(dǎo)水稻木質(zhì)素合成基因過表達(dá)，促使木質(zhì)素在細(xì)胞壁中定向沉積，其形成的剛性結(jié)構(gòu)可有效阻礙褐飛虱（Nilaparvata lugens St?l.）刺吸式口器的穿透，蟲害率大幅降低。YAO等^[24]通過敲低抗螨木薯品種木質(zhì)素合成關(guān)鍵基因MePAL6的表達(dá)，顯著降低葉片木質(zhì)素含量，導(dǎo)致品種抗螨性顯著降低。木質(zhì)素合成基因的上游轉(zhuǎn)錄因子也能調(diào)控其表達(dá)并影響作物的木質(zhì)素積累。例如，GbERF1-like過表達(dá)會(huì)促進(jìn)棉花葉片中木質(zhì)素合成相關(guān)基因如HCT、PAL等的表達(dá)，導(dǎo)致木質(zhì)素含量增加，并正調(diào)控植物對大麗輪枝菌（Verticillium dahlia Kleb.）的抗性^[25]。在眾多木質(zhì)素合成調(diào)控基因中，HCT和CCoAOMT能夠協(xié)同調(diào)控木質(zhì)素單體的羥基化和甲基化，影響G/S型木質(zhì)素比例，決定細(xì)胞壁強(qiáng)度及對有害生物的抵御能力^[26]，關(guān)于誘導(dǎo)激活這2個(gè)基因的表達(dá)，并賦予作物抗性的研究已在大豆（Glycine max）抗胞囊線蟲（Heterodera glycines Ichinohe.）^[27]、茶樹（Camellia sinensis L.）對冠狀土壤桿菌（Agrobacterium tumefaciens Smith）^[28]、玉米（Zea mays L.）和銹病（Puccinia sorghi Schw.）^[29]等的互作研究中得到證實(shí)。然而，也有研究表明作物下調(diào)木質(zhì)素合成基因也能提高其對有害生物的抗性水平。利用基因編輯敲除煙草CCoAOMT6基因?qū)е聼煵葜?種木質(zhì)素單體（S型和G型）比例升高，總糖含量下降，對細(xì)菌枯萎病和褐斑病抗病性增強(qiáng)^[30]。CCoAOMT下調(diào)表達(dá)的轉(zhuǎn)基因紫花苜蓿（Medicago sativa L.）接種尖孢鐮刀菌苜蓿專化型（Fusarium oxysporum Schltdl.）后，部分木質(zhì)素合成中間體如美迪紫檀素和7，4￠-二羥基黃酮等（異）黃酮類化合物顯著積累，并能有效抑制病菌的體外生長，表明CCoAOMT下調(diào)植株中上述化合物的積累增加及代謝通量轉(zhuǎn)移與誘導(dǎo)抗病性密切相關(guān)^[31]。由此可見，激活或下調(diào)HCT、CCoAOMT均能提高作物對有害生物的抗性防御能力，具體實(shí)現(xiàn)方式可能與作物品種、害蟲種類有關(guān)。然而，當(dāng)前尚未見干預(yù)HCT或CCoAOMT表達(dá)介導(dǎo)的木薯對害蟲的防御反應(yīng)的相關(guān)報(bào)道。本研究發(fā)現(xiàn)，木瓜秀粉蚧為害后，這2個(gè)基因的表達(dá)量及其編碼的酶活性在抗蟲、感蟲木薯品種中均顯著降低，并且抗蟲木薯品種C1115中降低的幅度更大，我們推測抗蟲木薯品種可能通過下調(diào)木質(zhì)素合成基因HCT及CCoAOMT，導(dǎo)致具有抗蟲功能的木質(zhì)素或其中間產(chǎn)物累積，從而抑制了木瓜秀粉蚧的種群增長。

本研究僅依據(jù)抗蟲木薯品種對木瓜秀粉蚧發(fā)育與繁殖的抑制效應(yīng)，以及木質(zhì)素合成相關(guān)基因HCT、CCoAOMT的表達(dá)顯著下調(diào)，來推測這2個(gè)基因可能與木薯品種抗蟲性有關(guān)，尚缺乏直接的分子證據(jù)，后續(xù)研究擬通過轉(zhuǎn)基因手段過表達(dá)或敲除上述2個(gè)基因，并分析木質(zhì)素及其中間體的含量變化，尤其是抗、感木薯品種的抗蟲表型變化，為直接驗(yàn)證HCT、CCoAOMT在木薯品種對木瓜秀粉蚧的抗性中的分子功能提供理論依據(jù)。

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