小麦孢囊线虫滞育的生理机制及相关基因分离

小麦孢囊线虫是小麦的主要病害之一，滞育是其生活史中重要的阶段，但滞育的生理机制并不清楚。本项目以山东地区的Heterodera avenae群体为试材，利用生物化学和分子生物学技术，对小麦孢囊线虫滞育卵和非滞育卵的生理特征及基因差异进行研究。在前期的研究工作中，已经建立了滞育卵和非滞育卵的获得方法，有必要利用滞育卵和非滞育卵研究线虫滞育的机理。主要研究内容包括：1、滞育卵和非滞育卵生理代谢物质差异的研究，根据代谢生理指标等差异，明确滞育卵和非滞育卵代谢物质差异表达；2、滞育卵和非滞育卵蛋白质差异表达与质谱分析；3、应用基因差异表达（DEGs）技术研究滞育卵和非滞育卵mRNA水平上基因差异，经Northern blot验证，分离小麦孢囊线虫滞育相关的基因，为进一步利用RNAi技术分析滞育相关基因功能以及研究控制线虫滞育的靶点提供理论基础。以期为该病害的防治提供新思路。

小麦孢囊线虫是小麦的主要病害之一，滞育是其生活史中重要的阶段，为明确该线虫滞育的生理机制。本项目以山东地区的Heterodera avenae群体为试材，利用生物化学和分子生物学技术，对小麦孢囊线虫滞育卵和非滞育卵的生理特征及基因差异进行研究。研究结果：（1）明确了小麦孢囊线虫山东群体的发生和侵染发育规律,根内J2数量在孕穗期最多，此时的土壤温度在11.8到 14.4°C之间，同时根围土壤中的新孢囊开始形成并逐渐增加，土壤中J2分别在分蘖期和拔节期出现高峰。（2）明确了山东气候条件下季节温度等因素对小麦孢囊线虫孵化影响。在实验条件下，白色雌虫没有J2孵出，但雌虫变褐的速度与温度有关系；田间试验表明，12月到次年3月孢囊孵化率84.5%，土壤中J2在3月达高峰，孢囊卵和自由卵的孵化趋势相同，但孢囊卵的孵化率高于自由卵的孵化率，单个孢囊内卵的数量从5月到11月明显比其它月份的高，这些研究结果为该病害的防治提供了重要的信息。（3）Zn2+溶液对小麦孢囊线虫有明显的刺激作用，且对非滞育CCN的刺激作用更加明显，Fe3+溶液也表现一定的刺激作用，但其作用明显小于Zn2+溶液，且Zn2+溶液中孵化出的线虫是活动的，而Fe3+溶液中的线虫是僵直不动的。其机制还有待进一步研究。（4）小麦孢囊线虫在解除滞育过程中代谢产物的变化。滞育的小麦孢囊线虫经4℃ 0周、5周和10周，糖原的含量是逐渐下降；处理10周的孢囊海藻糖的含量明显降低；甘油含量明显降低；海藻糖酶及酯酶的活性明显增高；酯酶同工酶电泳中，4℃-10周的孢囊的电泳条带最多，共有4个条带，其迁移率Rf值依次为0.21、0.24、0.30、0.34。（5）小麦孢囊线虫蛋白质差异表达与质谱分析。利用双向电泳技术分离孢囊的全蛋白。H. avenea滞育和非滞育卵中分别有409、412个蛋白表达，二者共同表达蛋白质401个，差异蛋白19个，质谱鉴定出10个差异蛋白质；差异蛋白功能分析表明：7种差异蛋白质存在于H.avenae非滞育卵中，3种差异蛋白质存在于滞育卵中，说明非滞育卵的发育需要更多的蛋白质来进行调控，主要参与H.avenae发育过程中的信号转导、能量生产与转换等活动。