[发明专利]水稻萜烯合成酶tps46基因及其代谢产物在二化螟防治方面的应用

说明书

本发明公开了水稻萜烯合成酶tps46基因及其代谢产物在二化螟防治方面的应用。本发明包含对于二化螟幼虫具有明显毒杀作用的tps46转基因超表达水稻及显著致死作用的tps46调控的水稻次生代谢物质单品。本发明所述的对于二化螟幼虫具有显著毒杀作用的化合物包含水杨酸甲酯、（(E)‑β‑法尼烯、芳樟醇、(E)‑β‑石竹烯、α‑葎草烯及柠檬烯的单品及混合物。本发明还包含了可以显著吸引二化螟绒茧蜂的tps46转基因超表达水稻及tps46调控的水稻次生代谢物质α‑葎草烯及(E)‑β‑法尼烯。二化螟绒茧蜂对于二化螟幼虫具有强烈的寄生作用，可以高效绿色的防治二化螟为害。

技术领域

本发明属于生物技术领域，具体涉及水稻萜烯合成酶tps46基因及其代谢产物在防治二化螟C.suppressalis方面的应用，更具体涉及tps46基因在水稻抗虫育种方面的新用途。

背景技术

为抵御害虫的危害，植物在与害虫长期协同进化过程中逐渐形成了一套复杂有效的防御机制。害虫为害诱导后，植物会增强释放特异性的挥发性物质(Herbivore-InducedPlant Volatiles,HIPVs)，这些HIPVs一方面能够作为植物的“求救”信号，被天敌识别和利用，在植物的间接防御中发挥重要作用，另一方面又能够直接毒杀或驱避害虫。近年来，HIPVs在寄主植物-害虫-天敌三级营养关系中的作用，分子调控机制及应用潜力是昆虫化学生态学、毒理学的重要研究方向。水稻是我国第一大粮食作物，长期以来，二化螟(Chilosuppressalis Walker)及大螟(Sesamia inferens Walker)等螟虫的危害一直是水稻生产上主要的虫害问题，严重影响水稻的产量及粮食安全。目前，螟虫田间主要的防控手段是化学防治，但大量密集地使用杀虫剂却加速了抗药性的产生，并引起了社会公众对于粮食安全、环境污染等问题的关注与担忧。此外，螟虫卵孵化后短时间内便钻蛀水稻茎杆，并在稻秆中完成其整个幼虫期及蛹期，导致常规的生物或化学源杀虫剂对其防治非常困难。因此，生产上迫切需要开发出高效、低毒、对生物安全及环境友好的螟虫防治策略。

近些年的研究表明，萜烯类次生代谢物质是植物防御植食性昆虫危害的一类重要物质。然而，由于植物体内挥发物种类的多样性，虫害诱导后植物特异性的萜烯类挥发物质鉴定非常困难。幸运的是，分子生物学及植物转基因技术的发展，对于从虫害诱导特异性基因角度出发筛选特异性次生代谢物质提供了有效的技术手段。萜烯合成酶TPS家族是一个中等大小基因家族，也是植物萜烯类挥发物生物合成的关键酶基因，通常由20-150个基因组成。近年来，随着测序和分子生物学技术的发展以及植物基因组数据的相继公布，水稻、玉米等重要禾本科植物中TPS家族基因已被深入研究。

发明内容

发明目的：基于上述存在的问题，我们通过实验研究明确了水稻tps46表达量被二化螟C.suppressalis取食诱导之后显著上升(p0.05)，并进一步构建了转基因超表达tps46水稻。通过室内Y型嗅觉仪试验，我们明晰了T2代分蘖后期-拔节期tps46转基因超表达水稻及其萜烯类代谢产物单品(E)-β-法尼烯，α-葎草烯相比对照可以显著吸引二化螟绒茧蜂C.chilonis(p0.05)，揭示了tps46基因是水稻间接防御二化螟C.suppressalis的重要基因，具有重要的应用价值。此外，我们进一步的研究结果表明：相比对照，tps46超表达水稻及水杨酸甲酯、(E)-β-法尼烯、芳樟醇、(E)-β-石竹烯、α-葎草烯及柠檬烯等tps46超表达水稻特异性代谢产物的单品标样对于二化螟幼虫具有不同程度的致死作用。因此，植物转基因及分子化学生态学技术的发展使我们对于利用tps46转基因水稻及其代谢产物调控二化螟天敌行为(二化螟绒茧蜂C.chilonis)，二化螟幼虫的死亡率进而综合防控二化螟C.suppressalis的危害提供了一种全新的策略，因此，本发明所要解决的技术问题是提供了水稻萜烯合成酶tps46基因在二化螟C.suppressalis防治方面的新应用。