[发明专利]钾肥对虫害马铃薯蛋白组学影响的研究方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种钾肥对虫害马铃薯蛋白组学影响的研究方法，属于生物技术领域。

背景技术

马铃薯(Solanum tuberosum)是世界第四大作物，也是内蒙古自治区重要的高产粮蔬兼用优势作物，在国民经济的各个方面具有重要意义。作为“中国马铃薯之都”的乌兰察布市是全国重要的马铃薯种植、生产和加工基地。作为食用鲜薯、种薯和加工原料薯的马铃薯产品远销国内和东南亚各国，成为该市农民脱贫致富、建设新农村的支柱产业。马铃薯产量和品质受到品种、施肥、气候和病虫害等多种因素的综合影响，其中桃蚜(Myzus persicae)是马铃薯田最常见的虫害之一，成虫和若虫群集在叶片和嫩茎上，吸食植物体内的汁液，使植株生育不良。蚜虫还能传播多种马铃薯病毒和纺锤块茎类病毒，严重影响马铃薯的产量和质量。虽然有关研究报道很多，防治方法手段多样，但从施肥提高作物长势、增加作物产量、减轻病虫害的角度来研究作物抗虫的机理较少，以至对作物生态系统中自然因素的调控作用仍不清楚，作物的自然抗性、诱导抗性未能充分发挥，目前仍以化学防治为主。此法不仅增加了投资和环境污染，同时也使害虫的抗药性不断提高，农药的有效性降低。此外，害虫的天敌也受到毒害，严重破坏了农业生态系统的平衡。

诱导抗虫性在植物防御害虫中发挥着重要作用。目前，国内外植物诱导抗性研究报道较多，主要包括树木、小麦、水稻等植物。其研究内容包括植物信号物质的研究、植物次生物质在抗虫中的作用等，如棉花受到虫害取食后，受伤部位能够释放出许多诱导的挥发性萜类和绿叶挥发物；马铃薯叶片气味的存在利于马铃薯甲虫(Leptinotarsa decemlineata)进行寄主定位，将该幼虫反吐物涂于叶片表面，则受伤叶和对照叶中均会产生乙烯；过氧化物酶和多酚氧化酶的活性也显著提高，茉莉酸处理的马铃薯对蚜虫(Phytophthora infestans)的抗性显著增强。但采用蛋白组学研究施钾条件下马铃薯抗虫蛋白的表达未见报道。仅在水稻研究中表明P40与水稻受褐飞虱为害后引起的应答有关。

植物的抗虫能力与其营养密切关系。麦二叉蚜明显嗜好缺氮营养的植株，油松施氮后不仅树势增强，且对刺吸类、松梢螟等害虫也有明显抑制作用；适量供钾可增加小麦植株对钾素的吸收，促进了植株生长和总酚、酚酸、木质素的合成及代谢相关酶的活性，增强小麦对蚜虫的抗性。

钾是人们公认的“钾似农药”，在马铃薯块茎形成以及提高其抗性中有着特殊的作用。因为钾是植物必需的大量营养元素，以离子形态存在于植物体内，具有相对稳定的高浓度和强移动性，植物的新陈代谢、生长和抗逆反应完全依赖于钾在细胞中实现。研究表明，外源钾的供应影响体内4种主要功能基因的转录，包括与激素茉莉酸有关的基因、编码细胞壁蛋白的基因、参与运输过程的基因和与细胞信号转导有关的功能基因。钾饥饿会导致细胞缺乏足够的渗透势而使植物生长延缓，同时也抑制了光合作用、蛋白质合成及长距离运输，使N/C失衡。钾在防御和次生代谢中介导的转录也和茉莉酸信号有关。多数基因在钾饥饿时显示出典型的上游调节，而在重新供钾时表现为下游调节。最典型的基因调节是编码多聚半乳糖醛缩酶抑制蛋白、天门冬酸蛋白酶、蛋白酶抑制剂和几种与FAD相关的氧化还原酶。已有研究显示，钾介导的转录和茉莉酸相关，它们是茉莉酸合成途径中的组分或者是合成过程中必需的。外源钾浓度的改变，通过植物体内钙等信号激活茉莉酸代谢途径，使茉莉酸类合成加速，植物的抗虫性提高。综上所述，钾在茉莉酸信号网络中有着重要的作用。尽管茉莉酸信号与马铃薯抗虫的关系已有一些研究，但系统地把钾肥营养与虫害后马铃薯茉莉酸信号传递结合起来，通过研究马铃薯对外界钾浓度变化的感知及对茉莉酸合成的影响，进而调节其蛋白表达的研究未见报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钾肥对虫害马铃薯蛋白组学影响的研究方法，从马铃薯施钾与其诱导抗性的关系出发，以便更好地探讨施钾对马铃薯体内抗虫蛋白表达的调节机理。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下。

一种钾肥对虫害马铃薯蛋白组学影响的研究方法，具体包括以下步骤：

(1)分别选取长势一致、具有两片叶子的马铃薯，将其分为2组，即对照组(不施钾组)和处理组(施钾组)，施钾组所施钾肥为硫酸钾，其用量按最低施钾量75000株/公顷马铃薯计算。每组分为4个施钾水平，所施硫酸钾分别为0(CK)、4、6和8g/株。