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水稻(Oryza sativa L.)是我国重要的粮食作物，虫害频频爆发给水稻生产造成严重损失，咀嚼式昆虫二化螟和刺吸式昆虫褐飞虱都是水稻重要的专食性害虫。氮素是植物需求量最大的元素，也是植物生长的主要限制因素，同时，氮素也是植食性昆虫生长发育需求量最大的元素。硝态氮和铵态氮是植物吸收和利用氮素营养的两种主要形式的氮源，因此，研究不同形态氮素营养对水稻咀嚼式害虫二化螟及刺吸式害虫褐飞虱的抗虫机制，对水稻害虫的综合防治具有重要意义。
本文以常规水稻品种石狩白毛为实验材料，采用室内营养液培养和短期不同形态氮素营养处理，研究铵态氮、硝态氮和尿素(有机态氮)短期处理七天后水稻对二化螟和褐飞虱的抗性与抗虫防御反应差异，结合不同形态氮素处理下水稻植株的生长状况、光合特性、营养代谢和基因表达的差异，从生理和分子层面研究了不同形态氮素营养对二化螟和褐飞虱的抗虫性影响及其机制。主要研究结果如下：
1、不同形态氮素营养下，水稻生长表现出明显的差异。相较于铵态氮营养处理，硝态氮和尿素营养处理能够显著促进水稻地下部分生物量的积累。而经铵态氮处理七天的水稻则表现出更高的氮素和碳同化效率，具体表现为，经铵态氮短期七天处理后的水稻，其叶片相对叶绿素含量(SPAD值)、净光合速率、气孔导度及胞间二氧化碳浓度均高于经硝态氮和尿素处理七天的水稻。同时，铵态氮短期处理七天后的水稻地上部分氮含量显著高于经硝态氮和尿素处理七天的水稻，而三者对植物地下部分的氮浓度无显著影响，表明铵态氮能够促进水稻地上部分氮素的积累，但总生物量低。
2、不同形态氮素营养下，水稻对二化螟和褐飞虱的抗性也表现出明显的差异。铵态氮培养七天的水稻对二化螟的抗虫能力较低，尿素和硝态氮营养可以提高水稻对二化螟的抗性。在尿素营养培养七天的水稻上取食的褐飞虱的群体增长率、存活率都明显低于在铵态氮和硝态氮培养七天的水稻上取食的褐飞虱。因此，尿素营养和硝态氮营养培养七天的水稻对二化螟的抗性要高于铵态氮营养，尿素营养培养七天的水稻对褐飞虱的抗性要高于铵态氮和和硝态氮营养。铵态氮短期处理七天降低了水稻对二化螟和褐飞虱的抗性，而尿素处理七天下水稻对褐飞虱的抗性则相对较高，同时，硝态氮处理七天下水稻对二化螟的抗性则相对较高。
3、不同形态氮素营养培养七天的水稻，在二化螟取食后，水稻植株中的抗虫蛋白有明显差异。尿素营养相比铵态氮营养和硝态氮营养可以明显诱导二化螟取食后水稻胰蛋白酶抑制剂的含量的增加，并增强水稻体内防御酶β-1,3-葡聚糖酶(β-1,3-Glu)的活性、抗氧化酶过氧化物酶(POD)活性和多酚氧化酶(PPO)的活性、氮代谢的硝酸还原酶(NR)活性。而谷氨酰胺合成酶(GS)活性有所降低，但不同形态氮素营养之间并没有明显差异。而褐飞虱取食不同形态氮素营养培养七天的水稻后，尿素营养可以明显诱导水稻体内过氧化物酶(POD)的活性和β-1,3-葡聚糖酶(β-1,3-Glu)的活性；氮代谢的硝酸还原酶(NR)活性、谷氨酰胺合成酶(GS)活性及多酚氧化酶(PPO)的活性都有所增加，但不同形态氮素营养之间并没有明显差异。
4、通过实时荧光定量PCR检测了不同形态氮素营养培养七天的水稻在害虫胁迫下抗虫信号途径关键基因的相对表达量。结果表明，二化螟取食硝态氮营养培养七天的水稻后可以明显诱导水稻体内JA合成途径OsAOC、OsAOS2、OsLOX1、OsHI-LOX基因的上调表达。而褐飞虱取食并没有明显诱导SA合成及下游途径相关基因的表达，结果表明水稻对褐飞虱的抗性同水稻体内游离氨基酸的种类及含量有关。
本文以常规水稻品种石狩白毛为实验材料，采用室内营养液培养和短期不同形态氮素营养处理，研究铵态氮、硝态氮和尿素(有机态氮)短期处理七天后水稻对二化螟和褐飞虱的抗性与抗虫防御反应差异，结合不同形态氮素处理下水稻植株的生长状况、光合特性、营养代谢和基因表达的差异，从生理和分子层面研究了不同形态氮素营养对二化螟和褐飞虱的抗虫性影响及其机制。主要研究结果如下：
1、不同形态氮素营养下，水稻生长表现出明显的差异。相较于铵态氮营养处理，硝态氮和尿素营养处理能够显著促进水稻地下部分生物量的积累。而经铵态氮处理七天的水稻则表现出更高的氮素和碳同化效率，具体表现为，经铵态氮短期七天处理后的水稻，其叶片相对叶绿素含量(SPAD值)、净光合速率、气孔导度及胞间二氧化碳浓度均高于经硝态氮和尿素处理七天的水稻。同时，铵态氮短期处理七天后的水稻地上部分氮含量显著高于经硝态氮和尿素处理七天的水稻，而三者对植物地下部分的氮浓度无显著影响，表明铵态氮能够促进水稻地上部分氮素的积累，但总生物量低。
2、不同形态氮素营养下，水稻对二化螟和褐飞虱的抗性也表现出明显的差异。铵态氮培养七天的水稻对二化螟的抗虫能力较低，尿素和硝态氮营养可以提高水稻对二化螟的抗性。在尿素营养培养七天的水稻上取食的褐飞虱的群体增长率、存活率都明显低于在铵态氮和硝态氮培养七天的水稻上取食的褐飞虱。因此，尿素营养和硝态氮营养培养七天的水稻对二化螟的抗性要高于铵态氮营养，尿素营养培养七天的水稻对褐飞虱的抗性要高于铵态氮和和硝态氮营养。铵态氮短期处理七天降低了水稻对二化螟和褐飞虱的抗性，而尿素处理七天下水稻对褐飞虱的抗性则相对较高，同时，硝态氮处理七天下水稻对二化螟的抗性则相对较高。
3、不同形态氮素营养培养七天的水稻，在二化螟取食后，水稻植株中的抗虫蛋白有明显差异。尿素营养相比铵态氮营养和硝态氮营养可以明显诱导二化螟取食后水稻胰蛋白酶抑制剂的含量的增加，并增强水稻体内防御酶β-1,3-葡聚糖酶(β-1,3-Glu)的活性、抗氧化酶过氧化物酶(POD)活性和多酚氧化酶(PPO)的活性、氮代谢的硝酸还原酶(NR)活性。而谷氨酰胺合成酶(GS)活性有所降低，但不同形态氮素营养之间并没有明显差异。而褐飞虱取食不同形态氮素营养培养七天的水稻后，尿素营养可以明显诱导水稻体内过氧化物酶(POD)的活性和β-1,3-葡聚糖酶(β-1,3-Glu)的活性；氮代谢的硝酸还原酶(NR)活性、谷氨酰胺合成酶(GS)活性及多酚氧化酶(PPO)的活性都有所增加，但不同形态氮素营养之间并没有明显差异。
4、通过实时荧光定量PCR检测了不同形态氮素营养培养七天的水稻在害虫胁迫下抗虫信号途径关键基因的相对表达量。结果表明，二化螟取食硝态氮营养培养七天的水稻后可以明显诱导水稻体内JA合成途径OsAOC、OsAOS2、OsLOX1、OsHI-LOX基因的上调表达。而褐飞虱取食并没有明显诱导SA合成及下游途径相关基因的表达，结果表明水稻对褐飞虱的抗性同水稻体内游离氨基酸的种类及含量有关。