基于代谢组学解析抗感水稻差异代谢物β-谷甾醇对褐飞虱的杀虫活性

来源：环境昆虫学报杂志2024年第4期北京时间：

作者：王兴云，张新强，李菁，孟姗姗，尚晨旭，郜新强，李佳丽，张曼曼，张坤朋，王景顺

单位：1. 安阳工学院生物与食品工程学院,2. 安阳工学院博士后创新实践基地,3. 河南大学生命科学学院,4. 河南省太行山林业有害生物野外科学观测研究站

摘要：本研究利用代谢组学筛选抗性水稻中有活性的代谢物质，为开发控制褐飞虱Nilaparvata lugens的绿色植物源农药开拓思路。基于水稻品种对褐飞虱有抗性的差异，采用生长发育和存活率比较方法，验证了水稻品种Mudgo和TN1对褐飞虱的抗性差异；通过代谢组学分析抗褐飞虱水稻Mudgo和感褐飞虱水稻TN1代谢物的不同，筛选了品种间有显著差异的物质β-谷甾醇和无显著差异的物质豆甾醇作为褐飞虱生测物质，进行存活率和适合度功能验证，明确其对褐飞虱的功能效应。褐飞虱在Mugdo和TN1两种水稻品种上的生命参数间存在显著差异，在Mudgo水稻上发育历期延长，体重、体长和存活率降低。代谢组学分析共检测到69种差异代谢物，主要为脂质（36%）、碳水化合物（23%）、氨基酸（19%）、次生代谢物质（14%）、核酸（6%）及其他物质（1%）等6大类物质。褐飞虱人工饲料添加剂生测数据显示，褐飞虱取食20.0 μg/mL和500.0 μg/mL浓度β-谷甾醇，雌虫体重显著降低；取食500.0 μg/mL浓度β-谷甾醇，雄虫体重显著降低。此外，取食不同浓度豆甾醇对褐飞虱体重均无显著性影响。β-谷甾醇对褐飞虱的存活率有显著降低作用，而豆甾醇只有在4.0 μg/mL、100.0 μg/mL和500.0 μg/mL浓度下有降低作用。确认了水稻品种Mudgo对褐飞虱有显著的抗性，可显著降低存活率，抑制生长。代谢组学筛选到的69种差异代谢物可作为抗褐飞虱绿色植物源农药的备选库；其中，差异显著的代谢物质β-谷甾醇对褐飞虱体重和存活率有显著降低作用，可作为防治褐飞虱的植物源农药。

关键词：褐飞虱,水稻抗性品种Mudgo,代谢组学,β-谷甾醇,豆甾醇,生长发育,存活率,

基金资助：河南省博士后科研项目启动经费项目（201902042）；中国博士后面上项目资助（2020M672204）；国家青年自然科学基金（31802007）；安阳工学院博士后科研启动基金（BHJ2019002）；河南省高等学校青年骨干培养计划（2020GGJS232）；河南省新农科研究与实践改革项目（2020JGLX144）；河南省高等学校重点科研项目（19A210007）；安阳工学院“十百千品牌提升计划”和“百千万英才提升计划”