綠盲蝽取食脅迫下棉花防御反應(yīng)的多維度解析與機(jī)制探究一、引言1.1研究背景與意義棉花作為世界上最重要的經(jīng)濟(jì)作物之一，在全球農(nóng)業(yè)和紡織工業(yè)中占據(jù)著舉足輕重的地位。中國(guó)作為棉花生產(chǎn)和消費(fèi)大國(guó)，棉花產(chǎn)業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展對(duì)于保障國(guó)民經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定增長(zhǎng)、促進(jìn)就業(yè)以及滿足國(guó)內(nèi)市場(chǎng)對(duì)紡織品的需求具有不可替代的作用。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)棉花種植面積廣泛，涵蓋了多個(gè)主要產(chǎn)區(qū)，其產(chǎn)量和質(zhì)量直接影響著紡織行業(yè)的原料供應(yīng)和產(chǎn)品質(zhì)量。然而，在棉花生產(chǎn)過(guò)程中，綠盲蝽（Apolyguslucorum）已成為影響棉花產(chǎn)量和品質(zhì)的重要害蟲之一。綠盲蝽屬于半翅目盲蝽科，具有多食性、繁殖力強(qiáng)、適應(yīng)性廣等特點(diǎn)。其寄主范圍極為廣泛，除了棉花外，還包括蔬菜、果樹、苜蓿等多種農(nóng)作物。在棉田生態(tài)系統(tǒng)中，綠盲蝽主要以成蟲和若蟲刺吸棉花的頂心、嫩葉、花、蕾及幼鈴等幼嫩組織的汁液，從而對(duì)棉花的生長(zhǎng)發(fā)育造成嚴(yán)重影響。當(dāng)棉花頂心受到侵害時(shí)，往往會(huì)形成多頭棉，導(dǎo)致植株叢生瘋長(zhǎng)，破壞了棉花正常的生長(zhǎng)形態(tài)和生理結(jié)構(gòu)；嫩葉被害后會(huì)形成破葉，俗稱“破葉瘋”，這不僅影響了葉片的光合作用，還削弱了植株的生長(zhǎng)勢(shì)和抗逆性；花蕾及幼鈴被害后則極易脫落，使得棉花的有效結(jié)鈴數(shù)減少，嚴(yán)重降低了棉花的產(chǎn)量和品質(zhì)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在綠盲蝽危害嚴(yán)重的年份和地區(qū)，棉花、棗樹等作物的減產(chǎn)幅度可達(dá)20%-50%，甚至在一些極端情況下，嚴(yán)重地塊可造成絕產(chǎn)，給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。隨著農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)的調(diào)整以及抗蟲棉的大面積種植，棉田的生態(tài)環(huán)境發(fā)生了顯著變化?？瓜x棉對(duì)棉鈴蟲等鱗翅目害蟲具有良好的抗性，使得棉田用藥次數(shù)和用藥量大幅減少。然而，這一變化卻為綠盲蝽的滋生和繁衍提供了有利條件。由于綠盲蝽對(duì)常規(guī)農(nóng)藥的抗性逐漸增強(qiáng)，加之其自身具有較強(qiáng)的隱蔽性和遷飛能力，使得傳統(tǒng)的化學(xué)防治方法面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。此外，長(zhǎng)期大量使用化學(xué)農(nóng)藥還會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，破壞生態(tài)平衡，對(duì)非靶標(biāo)生物產(chǎn)生負(fù)面影響，進(jìn)而影響整個(gè)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可持續(xù)性。深入研究綠盲蝽取食誘導(dǎo)棉花產(chǎn)生的防御反應(yīng)及機(jī)制，具有重要的理論和實(shí)踐意義。從理論層面來(lái)看，這有助于我們深入了解植物與昆蟲之間復(fù)雜的相互作用關(guān)系，揭示植物在遭受昆蟲侵害時(shí)的生理生化變化和分子調(diào)控機(jī)制，豐富和完善植物抗蟲性的理論體系。通過(guò)研究棉花在綠盲蝽取食脅迫下的防御反應(yīng)，我們可以進(jìn)一步明確植物激素信號(hào)傳導(dǎo)途徑、次生代謝產(chǎn)物合成調(diào)控以及相關(guān)基因的表達(dá)模式等方面的變化規(guī)律，為植物抗蟲生物學(xué)的發(fā)展提供新的理論依據(jù)和研究思路。從實(shí)踐應(yīng)用角度出發(fā)，研究綠盲蝽取食誘導(dǎo)棉花產(chǎn)生的防御反應(yīng)及機(jī)制，能夠?yàn)槊藁êοx的綠色防控提供科學(xué)依據(jù)和新的技術(shù)手段。一方面，通過(guò)了解棉花的防御機(jī)制，我們可以篩選和培育具有高抗綠盲蝽特性的棉花品種，從遺傳層面提高棉花自身的抗蟲能力，減少化學(xué)農(nóng)藥的使用，降低生產(chǎn)成本，同時(shí)也有利于保護(hù)環(huán)境和生態(tài)平衡。另一方面，深入研究棉花的防御反應(yīng)機(jī)制，還可以為開發(fā)新型的生物防治技術(shù)和綠色防控策略提供理論支持。例如，基于對(duì)棉花防御信號(hào)傳導(dǎo)途徑的研究，我們可以開發(fā)出能夠激活棉花自身防御系統(tǒng)的生物制劑，或者利用植物間的化學(xué)通訊原理，采用誘集植物或驅(qū)避植物等方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)綠盲蝽的有效防控。此外，通過(guò)研究綠盲蝽與棉花之間的相互作用關(guān)系，還可以為制定科學(xué)合理的綜合防治方案提供參考，提高防治效果，保障棉花產(chǎn)業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展。綜上所述，研究綠盲蝽取食誘導(dǎo)棉花產(chǎn)生的防御反應(yīng)及機(jī)制，對(duì)于保護(hù)棉花產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展、保障農(nóng)業(yè)生態(tài)安全以及促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有至關(guān)重要的意義。1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1綠盲蝽取食對(duì)棉花生理生化的影響在國(guó)外，相關(guān)研究較早聚焦于昆蟲取食對(duì)植物生理生化指標(biāo)的改變。部分研究表明，昆蟲取食會(huì)打破植物體內(nèi)的激素平衡，如茉莉酸（JA）、水楊酸（SA）等激素信號(hào)通路被激活，進(jìn)而引發(fā)一系列防御反應(yīng)。在棉花與綠盲蝽的互作研究中，國(guó)外學(xué)者通過(guò)實(shí)驗(yàn)觀察到，綠盲蝽取食后棉花葉片的光合速率下降，這可能是由于葉片組織結(jié)構(gòu)被破壞，影響了光合作用相關(guān)酶的活性以及光合色素的含量。同時(shí)，在次生代謝產(chǎn)物方面，發(fā)現(xiàn)綠盲蝽取食誘導(dǎo)棉花產(chǎn)生了一些酚類化合物，這些物質(zhì)在棉花抵御綠盲蝽的過(guò)程中可能發(fā)揮著重要作用。國(guó)內(nèi)在這方面的研究也取得了豐碩成果。眾多研究詳細(xì)分析了綠盲蝽取食后棉花體內(nèi)的多種生理生化變化。研究發(fā)現(xiàn)，綠盲蝽取食后，棉花葉片的抗氧化酶系統(tǒng)，如超氧化物歧化酶（SOD）、過(guò)氧化物酶（POD）和過(guò)氧化氫酶（CAT）的活性顯著增強(qiáng)。這些抗氧化酶能夠清除因昆蟲取食脅迫而產(chǎn)生的過(guò)量活性氧，維持細(xì)胞的正常生理功能，減輕氧化損傷。同時(shí)，棉花體內(nèi)的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，如脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白的含量也會(huì)發(fā)生改變，以調(diào)節(jié)細(xì)胞的滲透壓，適應(yīng)外界脅迫環(huán)境。此外，國(guó)內(nèi)學(xué)者還深入研究了綠盲蝽取食對(duì)棉花氮代謝的影響，發(fā)現(xiàn)取食后棉花葉片中的硝態(tài)氮含量下降，而銨態(tài)氮含量上升，氮代謝相關(guān)酶的活性也發(fā)生了明顯變化，這可能會(huì)影響棉花的生長(zhǎng)發(fā)育和抗蟲能力。然而，目前對(duì)于綠盲蝽取食誘導(dǎo)棉花生理生化變化的研究仍存在一些不足。一方面，雖然已明確了許多生理生化指標(biāo)的變化，但這些變化之間的內(nèi)在聯(lián)系和調(diào)控機(jī)制尚未完全闡明。例如，抗氧化酶活性的增強(qiáng)與次生代謝產(chǎn)物合成之間的關(guān)聯(lián)，以及它們?nèi)绾螀f(xié)同作用來(lái)抵御綠盲蝽的取食，還需要進(jìn)一步深入研究。另一方面，大多數(shù)研究集中在室內(nèi)條件下，對(duì)于田間復(fù)雜生態(tài)環(huán)境中綠盲蝽取食對(duì)棉花生理生化的影響研究相對(duì)較少，這使得研究結(jié)果在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用受到一定限制。1.2.2棉花對(duì)綠盲蝽取食的防御反應(yīng)機(jī)制國(guó)外在植物防御反應(yīng)機(jī)制方面的研究較為深入，尤其是在模式植物上取得了許多重要突破。在棉花對(duì)綠盲蝽的防御機(jī)制研究中，通過(guò)分子生物學(xué)技術(shù)，發(fā)現(xiàn)了一些與棉花防御相關(guān)的基因和信號(hào)通路。研究表明，綠盲蝽取食可誘導(dǎo)棉花中絲裂原活化蛋白激酶（MAPK）信號(hào)通路的激活，該通路在調(diào)控植物的防御反應(yīng)中起著關(guān)鍵作用，能夠激活下游防御基因的表達(dá)，從而增強(qiáng)棉花的抗蟲性。此外，還發(fā)現(xiàn)棉花通過(guò)識(shí)別綠盲蝽的取食相關(guān)分子模式，如口腔分泌物中的某些成分，啟動(dòng)自身的防御反應(yīng)。國(guó)內(nèi)學(xué)者在棉花對(duì)綠盲蝽防御反應(yīng)機(jī)制的研究上也有重要進(jìn)展。在激素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)方面，深入研究了茉莉酸和水楊酸信號(hào)通路在棉花抗綠盲蝽中的作用及其相互關(guān)系。研究發(fā)現(xiàn)，茉莉酸信號(hào)通路在棉花對(duì)綠盲蝽的防御中起主導(dǎo)作用，激活茉莉酸信號(hào)通路能夠誘導(dǎo)棉花產(chǎn)生一系列抗蟲物質(zhì)，如蛋白酶抑制劑、萜類化合物等，從而抑制綠盲蝽的生長(zhǎng)發(fā)育。同時(shí)，水楊酸信號(hào)通路也參與了棉花的防御反應(yīng)，并且與茉莉酸信號(hào)通路之間存在復(fù)雜的相互作用，可能通過(guò)交叉對(duì)話來(lái)精細(xì)調(diào)控棉花的防御反應(yīng)。在轉(zhuǎn)錄調(diào)控層面，利用轉(zhuǎn)錄組測(cè)序技術(shù)，鑒定出了大量在綠盲蝽取食后差異表達(dá)的基因，這些基因涉及到植物的多個(gè)生理過(guò)程，包括防御反應(yīng)、次生代謝、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)等，為深入解析棉花的防御機(jī)制提供了豐富的基因資源。盡管國(guó)內(nèi)外在棉花對(duì)綠盲蝽防御反應(yīng)機(jī)制的研究上取得了一定成果，但仍存在諸多有待解決的問(wèn)題。一是對(duì)于一些關(guān)鍵防御基因的功能和調(diào)控機(jī)制還不完全清楚，例如某些轉(zhuǎn)錄因子如何調(diào)控下游防御基因的表達(dá)，以及它們?cè)诿藁咕G盲蝽過(guò)程中的具體作用方式等。二是在多因素互作方面的研究相對(duì)薄弱，實(shí)際農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，棉花不僅受到綠盲蝽的侵害，還會(huì)受到其他生物和非生物因素的影響，如病原菌、干旱、高溫等，這些因素之間如何相互作用，共同影響棉花的防御反應(yīng)，目前還缺乏系統(tǒng)的研究。三是在棉花防御機(jī)制的研究成果向?qū)嶋H應(yīng)用轉(zhuǎn)化方面還存在困難，如何將實(shí)驗(yàn)室研究成果應(yīng)用于棉花抗蟲品種的選育和綠色防控技術(shù)的開發(fā)，仍需要進(jìn)一步探索和實(shí)踐。1.3研究目標(biāo)與內(nèi)容本研究旨在通過(guò)多學(xué)科手段，全面、深入地揭示綠盲蝽取食誘導(dǎo)棉花產(chǎn)生防御反應(yīng)的過(guò)程及內(nèi)在機(jī)制，為棉花抗蟲品種的選育和綠色防控技術(shù)的研發(fā)提供堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)和科學(xué)依據(jù)。具體研究?jī)?nèi)容如下：1.3.1綠盲蝽取食誘導(dǎo)棉花防御反應(yīng)的生理生化表現(xiàn)系統(tǒng)測(cè)定綠盲蝽取食不同時(shí)間后棉花葉片中抗氧化酶（如SOD、POD、CAT等）活性的動(dòng)態(tài)變化，明確其活性峰值出現(xiàn)的時(shí)間及與綠盲蝽取食強(qiáng)度的關(guān)系。同時(shí)，分析滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)（脯氨酸、可溶性糖、可溶性蛋白）含量的變化規(guī)律，探究這些物質(zhì)在棉花抵御綠盲蝽取食脅迫過(guò)程中對(duì)維持細(xì)胞滲透壓和生理功能的作用。詳細(xì)研究綠盲蝽取食后棉花體內(nèi)次生代謝產(chǎn)物的種類和含量變化。重點(diǎn)關(guān)注酚類化合物、萜類化合物等抗蟲次生代謝產(chǎn)物，利用高效液相色譜（HPLC）、氣質(zhì)聯(lián)用（GC-MS）等技術(shù)進(jìn)行定性和定量分析，明確其在棉花不同組織（葉片、花蕾、幼鈴等）中的分布差異以及隨綠盲蝽取食時(shí)間的積累動(dòng)態(tài)，揭示這些次生代謝產(chǎn)物在棉花抗綠盲蝽防御反應(yīng)中的作用機(jī)制。1.3.2棉花對(duì)綠盲蝽取食防御反應(yīng)的信號(hào)傳導(dǎo)途徑深入研究茉莉酸（JA）和水楊酸（SA）信號(hào)通路在棉花對(duì)綠盲蝽防御反應(yīng)中的作用及相互關(guān)系。通過(guò)外源施加JA和SA及其抑制劑，結(jié)合基因表達(dá)分析和生理生化指標(biāo)測(cè)定，明確兩條信號(hào)通路在棉花防御反應(yīng)中的激活時(shí)間、強(qiáng)度以及對(duì)下游防御基因表達(dá)和次生代謝產(chǎn)物合成的調(diào)控作用。運(yùn)用蛋白質(zhì)免疫印跡（Westernblot）等技術(shù)，研究信號(hào)通路中關(guān)鍵蛋白的磷酸化水平變化，揭示信號(hào)傳導(dǎo)的分子機(jī)制。探究絲裂原活化蛋白激酶（MAPK）信號(hào)通路在棉花對(duì)綠盲蝽防御反應(yīng)中的作用。利用MAPK激酶抑制劑處理棉花植株，觀察綠盲蝽取食后棉花的防御反應(yīng)變化，包括生理生化指標(biāo)、防御基因表達(dá)等。通過(guò)基因克隆和功能驗(yàn)證，鑒定參與該信號(hào)通路的關(guān)鍵MAPK基因，研究其在棉花抗綠盲蝽防御反應(yīng)中的表達(dá)模式和調(diào)控機(jī)制，明確MAPK信號(hào)通路與JA、SA信號(hào)通路之間的交叉對(duì)話關(guān)系。1.3.3棉花對(duì)綠盲蝽取食防御反應(yīng)相關(guān)基因和蛋白的功能解析基于轉(zhuǎn)錄組測(cè)序和蛋白質(zhì)組學(xué)分析結(jié)果，篩選出在綠盲蝽取食后差異表達(dá)顯著且與棉花防御反應(yīng)密切相關(guān)的基因和蛋白。運(yùn)用實(shí)時(shí)熒光定量PCR（qRT-PCR）技術(shù)，對(duì)篩選出的關(guān)鍵基因進(jìn)行時(shí)空表達(dá)分析，明確其在棉花不同組織和不同發(fā)育時(shí)期以及綠盲蝽取食不同時(shí)間后的表達(dá)變化規(guī)律。采用病毒誘導(dǎo)的基因沉默（VIGS）技術(shù)和基因過(guò)表達(dá)技術(shù)，對(duì)關(guān)鍵防御基因進(jìn)行功能驗(yàn)證。沉默或過(guò)表達(dá)目標(biāo)基因后，觀察棉花對(duì)綠盲蝽取食的抗性變化，包括綠盲蝽的取食行為、生長(zhǎng)發(fā)育、繁殖能力等指標(biāo)，以及棉花的生理生化反應(yīng)和防御相關(guān)基因的表達(dá)變化，從而明確這些基因在棉花抗綠盲蝽防御反應(yīng)中的具體功能。利用蛋白質(zhì)免疫共沉淀（Co-IP）、酵母雙雜交等技術(shù)，研究關(guān)鍵防御蛋白之間的相互作用關(guān)系，構(gòu)建棉花對(duì)綠盲蝽防御反應(yīng)的蛋白互作網(wǎng)絡(luò)。通過(guò)分析蛋白互作網(wǎng)絡(luò)，揭示棉花防御反應(yīng)中信號(hào)傳導(dǎo)、代謝調(diào)控等過(guò)程的分子機(jī)制，為深入理解棉花的抗蟲防御機(jī)制提供理論依據(jù)。1.4研究方法與技術(shù)路線本研究綜合運(yùn)用室內(nèi)實(shí)驗(yàn)、田間試驗(yàn)以及分子生物學(xué)技術(shù)等多種研究方法，從多個(gè)層面深入探究綠盲蝽取食誘導(dǎo)棉花產(chǎn)生防御反應(yīng)及機(jī)制。室內(nèi)實(shí)驗(yàn)：在人工氣候室內(nèi)，模擬適宜綠盲蝽生長(zhǎng)和繁殖的環(huán)境條件，溫度設(shè)定為25±1℃，相對(duì)濕度控制在60%-70%，光照周期為16L:8D。選用生長(zhǎng)狀況一致、處于相同生長(zhǎng)階段（如三葉期）的棉花幼苗，接入一定數(shù)量的綠盲蝽成蟲或若蟲，確保每株棉花上的綠盲蝽數(shù)量均勻且符合實(shí)驗(yàn)要求。定期采集被綠盲蝽取食不同時(shí)間（如12h、24h、48h、72h等）的棉花葉片、花蕾、幼鈴等組織樣本，迅速放入液氮中速凍，然后轉(zhuǎn)移至-80℃冰箱保存，用于后續(xù)生理生化指標(biāo)測(cè)定、次生代謝產(chǎn)物分析以及分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)。田間試驗(yàn)：選擇在具有代表性的棉花種植區(qū)域開展田間試驗(yàn)，試驗(yàn)田需地勢(shì)平坦、土壤肥力均勻且無(wú)病蟲害歷史。采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，設(shè)置多個(gè)處理組和對(duì)照組，每個(gè)處理組包含一定數(shù)量的重復(fù)小區(qū)，小區(qū)面積根據(jù)實(shí)際情況確定（如30m2）。在棉花生長(zhǎng)的關(guān)鍵時(shí)期（如現(xiàn)蕾期、開花期、結(jié)鈴期），按照自然發(fā)生的綠盲蝽種群密度，在處理組小區(qū)內(nèi)人工釋放適量的綠盲蝽，對(duì)照組小區(qū)則不進(jìn)行綠盲蝽釋放。定期調(diào)查各小區(qū)內(nèi)棉花的生長(zhǎng)狀況、綠盲蝽的種群數(shù)量以及棉花的受害程度，記錄棉花的株高、葉片數(shù)、果枝數(shù)、蕾鈴數(shù)等生長(zhǎng)指標(biāo)，同時(shí)觀察綠盲蝽的取食行為、繁殖情況等。在綠盲蝽取食不同時(shí)間后，采集棉花樣本，與室內(nèi)實(shí)驗(yàn)樣本處理方法相同，用于后續(xù)分析。分子生物學(xué)技術(shù)：利用RNA提取試劑盒提取棉花組織中的總RNA，通過(guò)反轉(zhuǎn)錄試劑盒將RNA反轉(zhuǎn)錄為cDNA。采用實(shí)時(shí)熒光定量PCR技術(shù)，對(duì)目標(biāo)基因的表達(dá)水平進(jìn)行定量分析，根據(jù)基因序列設(shè)計(jì)特異性引物，以棉花的內(nèi)參基因（如actin基因）作為對(duì)照，通過(guò)計(jì)算Ct值，利用2^-ΔΔCt法分析基因的相對(duì)表達(dá)量。運(yùn)用病毒誘導(dǎo)的基因沉默（VIGS）技術(shù)，構(gòu)建含有目標(biāo)基因片段的重組病毒載體，通過(guò)農(nóng)桿菌介導(dǎo)的方法將其導(dǎo)入棉花植株，使目標(biāo)基因沉默，觀察棉花對(duì)綠盲蝽取食抗性的變化。利用蛋白質(zhì)免疫共沉淀（Co-IP）技術(shù)，研究蛋白質(zhì)之間的相互作用，將棉花組織裂解后，加入特異性抗體與目標(biāo)蛋白結(jié)合，通過(guò)免疫沉淀反應(yīng)捕獲與目標(biāo)蛋白相互作用的蛋白質(zhì)，再通過(guò)質(zhì)譜分析鑒定相互作用的蛋白質(zhì)。本研究技術(shù)路線如下：首先，在田間和室內(nèi)采集綠盲蝽取食不同時(shí)間的棉花樣本，一部分樣本用于測(cè)定生理生化指標(biāo)，包括抗氧化酶活性、滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量等；另一部分樣本用于次生代謝產(chǎn)物分析，利用HPLC、GC-MS等技術(shù)鑒定和定量次生代謝產(chǎn)物。同時(shí)，提取棉花組織的RNA和蛋白質(zhì)，進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測(cè)序和蛋白質(zhì)組學(xué)分析，篩選出差異表達(dá)的基因和蛋白。對(duì)篩選出的關(guān)鍵基因和蛋白，通過(guò)qRT-PCR、Westernblot等技術(shù)進(jìn)行驗(yàn)證，確定其表達(dá)變化情況。運(yùn)用VIGS、基因過(guò)表達(dá)等技術(shù)對(duì)關(guān)鍵基因進(jìn)行功能驗(yàn)證，利用Co-IP、酵母雙雜交等技術(shù)研究關(guān)鍵蛋白的相互作用關(guān)系。最后，綜合分析所有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，揭示綠盲蝽取食誘導(dǎo)棉花產(chǎn)生防御反應(yīng)的生理生化機(jī)制、信號(hào)傳導(dǎo)途徑以及相關(guān)基因和蛋白的功能。二、綠盲蝽與棉花的生物學(xué)特性2.1綠盲蝽的生物學(xué)特性2.1.1形態(tài)特征綠盲蝽（Apolyguslucorum(Meyer-Dür)）隸屬半翅目盲蝽科，又稱綠草盲蝽、棉盲蝽、小綠肓蝽，俗稱小臭蟲、天狗蠅等。成蟲體型小巧，呈卵圓形，體長(zhǎng)約5mm，寬約2.2mm，身體顏色多為黃綠色或淺綠色，體表密生短毛。其頭部呈三角形，顏色為黃綠色，復(fù)眼棕紅色且較為突出，不具備單眼。觸角共有4節(jié)，呈絲狀，長(zhǎng)度短于身體，這一結(jié)構(gòu)在其感知外界環(huán)境、尋找食物和識(shí)別同類等方面發(fā)揮著重要作用。前胸背板為深綠色，上面布滿許多小黑點(diǎn)，前緣較為寬闊，小盾片呈三角形且微微突起，顏色為黃綠色，中間有1條淺縱紋。前翅的基部為革質(zhì)，呈現(xiàn)綠色，端部則為膜質(zhì)，半透明且呈灰色，這種翅的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)既有利于其在棲息時(shí)隱藏自身，又便于在飛行時(shí)快速移動(dòng)。胸足有3對(duì)，顏色為黃綠色，后足腿節(jié)末端具有褐色環(huán)斑，跗節(jié)分為3節(jié)，末端呈黑色，這些特征使得綠盲蝽在移動(dòng)和取食時(shí)更加靈活。綠盲蝽的卵形態(tài)獨(dú)特，長(zhǎng)約1.2mm，形狀如同香蕉，顏色為黃綠色，卵蓋淺黃色，邊緣沒(méi)有附屬物，這樣的結(jié)構(gòu)有利于卵在寄主植物組織內(nèi)的固定和保護(hù)。若蟲共分為5齡，不同齡期有著不同的形態(tài)特征。初孵若蟲身體呈橘黃色，隨著齡期的增長(zhǎng)，2齡若蟲變?yōu)辄S褐色，到了3齡長(zhǎng)出淺綠色翅芽，5齡若蟲則呈現(xiàn)鮮綠色，體表密生黑細(xì)毛，復(fù)眼為灰色，觸角淡黃色，末端顏色逐漸加深，翅芽尖端深藍(lán)色，能夠延伸至腹部第4節(jié)，這些形態(tài)變化反映了若蟲在生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中的生理和生態(tài)適應(yīng)。2.1.2生活史與習(xí)性綠盲蝽在不同地區(qū)的世代數(shù)存在差異，在北方地區(qū)每年大約發(fā)生3-5代，而在蘇南、上海等地區(qū)一年可發(fā)生5代，這種差異主要與當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件、寄主植物的生長(zhǎng)狀況以及生態(tài)環(huán)境等因素密切相關(guān)。綠盲蝽具有特殊的越冬方式，它主要以卵的形式在樹皮、斷枝內(nèi)、苜蓿、蓖麻茬、莖稈內(nèi)以及土壤中越冬，在部分地區(qū)，也有少數(shù)以成蟲的形態(tài)在雜草、胡蘿卜、蠶豆、樹皮裂縫、落葉和藜科雜草內(nèi)越冬。到了第二年春季3-4月份，隨著氣溫的回升，卵開始孵化，標(biāo)志著新一年生活史的開始。在其生活史中，成蟲的壽命相對(duì)較長(zhǎng)，產(chǎn)卵期通常為30-40天，這使得它們?cè)诜敝尺^(guò)程中有足夠的時(shí)間產(chǎn)生大量后代。成蟲羽化后6-7天便開始進(jìn)行交配產(chǎn)卵，非越冬代卵大多散產(chǎn)在嫩葉、葉柄、葉脈等植物組織內(nèi)，并且會(huì)外露黃色卵蓋，這一產(chǎn)卵方式有助于卵的孵化和若蟲的初始取食。卵期大約為6-7天，之后便孵化為若蟲。在生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中，若蟲具有活潑好動(dòng)的特點(diǎn)，且有明顯的趨嫩為害習(xí)性，它們喜歡聚集在植物的幼嫩部位，如頂芽、嫩葉、花蕾及幼鈴等，通過(guò)刺吸這些部位的汁液來(lái)獲取營(yíng)養(yǎng)，滿足自身生長(zhǎng)和發(fā)育的需求。綠盲蝽在不同的生長(zhǎng)階段和季節(jié)，活動(dòng)范圍也有所不同。第一、二代若蟲、成蟲多在棗樹、苜蓿、紫云英、枸杞等植物上活動(dòng)，隨著季節(jié)的變化，6月中旬它們會(huì)遷入蔬菜田、棉田，7月達(dá)到發(fā)生高峰期，8月下旬又逐漸遷入棗樹上。此外，綠盲蝽成蟲具有較強(qiáng)的飛翔能力，并且喜食花蜜，這使得它們能夠在不同的寄主植物之間遷移，擴(kuò)大其危害范圍。同時(shí)，它們還具有晝伏夜出的習(xí)性，白天通常隱藏在隱蔽場(chǎng)所，如葉片背面、草叢中或植物的縫隙里，等到夜間才出來(lái)活動(dòng)和取食，這一習(xí)性也增加了對(duì)其監(jiān)測(cè)和防治的難度。2.1.3分布與危害綠盲蝽在世界范圍內(nèi)分布廣泛，在中國(guó)，除了海南、西藏外，其他地區(qū)均有普遍發(fā)生，尤其在長(zhǎng)江流域和黃河流域，其發(fā)生危害較為嚴(yán)重。這主要是因?yàn)檫@些地區(qū)的氣候條件適宜，如溫暖濕潤(rùn)的氣候有利于綠盲蝽的生長(zhǎng)、繁殖和越冬；同時(shí)，豐富的寄主植物資源也為其提供了充足的食物來(lái)源，使得綠盲蝽能夠在這些地區(qū)大量滋生和繁衍。綠盲蝽是一種典型的多食性害蟲，其寄主范圍極為廣泛，涵蓋了梨、桃、葡萄、蘋果、櫻桃、棗等多種果樹，以及棉花、玉米、豆類、苜蓿、苕子、胡蘿卜、茼蒿等數(shù)十種農(nóng)作物。在棉田生態(tài)系統(tǒng)中，綠盲蝽對(duì)棉花的危害貫穿了棉花的整個(gè)生長(zhǎng)階段。在棉花的幼苗期，綠盲蝽主要刺吸棉株的頂芽和嫩葉，導(dǎo)致幼芽受害后形成僅剩兩片肥厚子葉的“公”棉花，嚴(yán)重影響棉花幼苗的正常生長(zhǎng)和發(fā)育；葉片受害后，初期會(huì)出現(xiàn)許多褐色壞死斑點(diǎn)，隨著葉片的生長(zhǎng)，這些斑點(diǎn)逐漸形成孔洞，最終導(dǎo)致葉片出現(xiàn)大量破孔、皺縮不平，形成“破葉瘋”，這不僅破壞了葉片的正常組織結(jié)構(gòu)，還嚴(yán)重影響了葉片的光合作用，降低了棉花植株的生長(zhǎng)勢(shì)和抗逆性。當(dāng)棉花進(jìn)入現(xiàn)蕾期和開花期，綠盲蝽會(huì)將取食目標(biāo)轉(zhuǎn)向棉花的花蕾和花朵?；ɡ偈芎?，會(huì)變成黃褐色并干枯脫落，這直接減少了棉花的有效花蕾數(shù)量，影響了棉花的授粉和受精過(guò)程；花朵受害后，會(huì)導(dǎo)致授粉不良，影響棉花的結(jié)實(shí)率。在棉花的結(jié)鈴期，綠盲蝽刺吸幼鈴的汁液，使得棉鈴表面出現(xiàn)黑點(diǎn)，嚴(yán)重時(shí)棉鈴會(huì)僵化脫落，極大地降低了棉花的產(chǎn)量和品質(zhì)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在綠盲蝽危害嚴(yán)重的年份和地區(qū)，棉花的減產(chǎn)幅度可達(dá)20%-50%，在一些極端情況下，甚至?xí)斐山^產(chǎn)，給棉花種植戶帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)損失。此外，綠盲蝽的危害還會(huì)影響棉花纖維的品質(zhì)，導(dǎo)致纖維長(zhǎng)度變短、強(qiáng)度降低、馬克隆值異常等問(wèn)題，進(jìn)一步降低了棉花的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。2.2棉花的生物學(xué)特性2.2.1生長(zhǎng)發(fā)育階段棉花作為一種重要的經(jīng)濟(jì)作物，其生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程可細(xì)分為多個(gè)階段，每個(gè)階段都具有獨(dú)特的生理特征和生長(zhǎng)需求，對(duì)環(huán)境條件的響應(yīng)也各不相同。從播種到出苗，這一時(shí)期被稱為播種出苗期，通常需要10-15天。在適宜的溫度（12.1-13.2℃）、濕度和土壤條件下，棉子吸水膨脹，萌動(dòng)發(fā)芽，胚根突破種皮，向下生長(zhǎng)形成主根，隨后子葉出土并展開，標(biāo)志著出苗過(guò)程的完成。這一階段，種子的發(fā)芽率和出苗的整齊度對(duì)棉花的后續(xù)生長(zhǎng)至關(guān)重要，充足的水分、適宜的溫度和良好的土壤透氣性是保證種子順利發(fā)芽出苗的關(guān)鍵因素。從出苗到現(xiàn)蕾的時(shí)期為苗期，持續(xù)時(shí)間一般為30-40天。苗期主要以營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)為主，生長(zhǎng)中心集中在地下部根系。在這一階段，棉苗生長(zhǎng)相對(duì)緩慢，其主要任務(wù)是構(gòu)建健壯的根系，為后續(xù)地上部分的生長(zhǎng)奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。此時(shí)，適宜的溫度（16.9-18.2℃）、充足的光照和合理的養(yǎng)分供應(yīng)對(duì)于促進(jìn)根系發(fā)育和培育壯苗起著關(guān)鍵作用。農(nóng)民通常會(huì)通過(guò)中耕松土、合理施肥等措施來(lái)改善土壤環(huán)境，增強(qiáng)土壤透氣性，促進(jìn)根系的生長(zhǎng)和下扎。當(dāng)棉株上部葉腋出現(xiàn)3mm大小的花苞時(shí)，棉花進(jìn)入現(xiàn)蕾期，從現(xiàn)蕾到開花這一階段被稱為蕾期，大約持續(xù)25-30天。蕾期是棉花生長(zhǎng)發(fā)育的重要轉(zhuǎn)折時(shí)期，此時(shí)營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)和生殖生長(zhǎng)并進(jìn)，但仍以營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)為主，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)主要分配到新葉和莖枝。隨著氣溫的升高，植株生長(zhǎng)速度加快，對(duì)養(yǎng)分和水分的需求也逐漸增加。為了保證棉花植株的穩(wěn)健生長(zhǎng)，避免徒長(zhǎng)，需要合理調(diào)控水肥供應(yīng)，通過(guò)整枝打杈等措施調(diào)整植株的營(yíng)養(yǎng)分配，促進(jìn)早開花、多開花。棉花從開花到吐絮的時(shí)期稱為花鈴期，陸地棉一般為50-70天，海島棉為65-75天?；ㄢ徠谑敲藁ㄉL(zhǎng)最為旺盛的時(shí)期，營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)和生殖生長(zhǎng)兩旺。在盛花期以前，營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)仍占主導(dǎo)地位，盛花期以后則逐漸轉(zhuǎn)入以生殖生長(zhǎng)為主。這一階段，棉花對(duì)養(yǎng)分和水分的需求達(dá)到高峰，充足的光照、適宜的溫度（15.4-18.7℃）以及合理的施肥灌溉對(duì)于增加總干物質(zhì)的積累、協(xié)調(diào)營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)和生殖生長(zhǎng)的關(guān)系至關(guān)重要。同時(shí)，病蟲害的防治也不容忽視，如棉鈴蟲、紅蜘蛛等害蟲以及棉花枯萎病、黃萎病等病害都可能在這一時(shí)期對(duì)棉花造成嚴(yán)重危害，需要加強(qiáng)監(jiān)測(cè)和防治。從吐絮到收獲基本結(jié)束的時(shí)期為吐絮期，大約持續(xù)2個(gè)月。在這一階段，棉花的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)逐漸停止，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)主要分配到生殖器官，棉鈴逐漸成熟開裂，露出白絮。此時(shí)，需要保證充足的光照和適宜的溫度，以促進(jìn)棉鈴的正常吐絮和纖維的成熟。同時(shí)，要注意防止貪青遲熟和爛鈴的發(fā)生，通過(guò)合理的田間管理措施，如及時(shí)整枝打葉、改善通風(fēng)透光條件等，促使養(yǎng)分向生殖器官運(yùn)轉(zhuǎn)，提高棉花的產(chǎn)量和品質(zhì)。2.2.2主要品種及其特性棉花品種繁多，不同品種在生長(zhǎng)特性、抗蟲性、纖維品質(zhì)等方面存在顯著差異。在長(zhǎng)江流域棉區(qū)，湘雜棉7號(hào)是較為常見(jiàn)的品種。該品種春播生育期為123天，株高115cm，株型緊湊，出苗表現(xiàn)良好，長(zhǎng)勢(shì)強(qiáng)且整齊度高。其具有較強(qiáng)的耐枯萎病和黃萎病能力，對(duì)棉鈴蟲也有一定的抗性，但在枯萎病和黃萎病重病地區(qū)種植時(shí)需謹(jǐn)慎考慮。這種品種的優(yōu)點(diǎn)在于生長(zhǎng)勢(shì)強(qiáng)，能夠在較短時(shí)間內(nèi)形成較大的葉面積指數(shù)，為光合作用提供充足的場(chǎng)所，從而積累更多的光合產(chǎn)物，有利于提高產(chǎn)量；同時(shí)，其抗病蟲害能力使其在生長(zhǎng)過(guò)程中受到的危害相對(duì)較小，減少了農(nóng)藥的使用量，降低了生產(chǎn)成本，也有利于環(huán)境保護(hù)。中棉所63也是長(zhǎng)江流域棉區(qū)的重要品種之一，株型為塔形且較緊湊，株高109.5cm，春播生育期為125天。該品種不僅抗棉鈴蟲和紅鈴蟲，還對(duì)枯萎病和黃萎病具有較強(qiáng)的抗性。在栽培過(guò)程中，雖然其抗蟲抗病能力較強(qiáng)，但仍需綜合防治其他病蟲害，以確保棉花的正常生長(zhǎng)。此外，該品種不宜種植在枯萎病和黃萎病的重病區(qū)，以免影響產(chǎn)量和品質(zhì)。中棉所63的纖維品質(zhì)優(yōu)良，其纖維長(zhǎng)度、強(qiáng)度和整齊度等指標(biāo)都能滿足紡織工業(yè)的要求，這使得它在市場(chǎng)上具有較高的競(jìng)爭(zhēng)力，能夠?yàn)槊揶r(nóng)帶來(lái)更好的經(jīng)濟(jì)效益。在黃河流域棉區(qū)，魯棉研28號(hào)是轉(zhuǎn)基因抗蟲常規(guī)品種，在麥田套種時(shí)全生育期為138天，株高90.4cm，株形較為松散，莖稈堅(jiān)韌，整個(gè)生長(zhǎng)期生長(zhǎng)發(fā)育穩(wěn)健，不早衰。該品種高抗枯萎病，對(duì)棉鈴蟲有較強(qiáng)的抗性，同時(shí)耐黃萎病。在種植過(guò)程中，需要重點(diǎn)防治苗蚜、棉葉螨、伏蚜和盲蝽蟓等非鱗翅目害蟲，這些害蟲雖然不會(huì)對(duì)棉花造成毀滅性的打擊，但如果防治不當(dāng)，也會(huì)影響棉花的生長(zhǎng)和產(chǎn)量。此外，多施有機(jī)肥并注意氮、磷、鉀肥的配比，有助于提高土壤肥力，為棉花生長(zhǎng)提供充足的養(yǎng)分，促進(jìn)棉花的生長(zhǎng)發(fā)育，提高產(chǎn)量和品質(zhì)。冀棉958在黃河流域棉區(qū)春播生育期為139天，植株稍緊湊，株高102.5cm，莖稈粗壯且茸毛較多，出苗較快，前中期長(zhǎng)勢(shì)健壯且整齊，不早衰。該品種同樣屬于轉(zhuǎn)基因抗蟲常規(guī)品種，在種植時(shí)，一般可在4月20日至30日播種，若采用地膜覆蓋技術(shù)，可適當(dāng)提前播種時(shí)間，以充分利用當(dāng)?shù)氐墓鉄豳Y源，促進(jìn)棉花早出苗、早生長(zhǎng)。在初花期，及時(shí)追肥澆水，重施花鈴肥，補(bǔ)施鉀肥，能夠滿足棉花在花鈴期對(duì)養(yǎng)分的大量需求，促進(jìn)棉鈴的發(fā)育和膨大，提高棉花的產(chǎn)量。同時(shí)，根據(jù)棉田的長(zhǎng)勢(shì)情況，適時(shí)適量地進(jìn)行化控，能夠調(diào)節(jié)棉花的生長(zhǎng)，防止徒長(zhǎng)，提高棉花的抗倒伏能力和光合效率。三、綠盲蝽取食對(duì)棉花的影響3.1對(duì)棉花生長(zhǎng)發(fā)育的影響3.1.1外觀形態(tài)變化綠盲蝽對(duì)棉花的侵害會(huì)導(dǎo)致棉花在外觀形態(tài)上發(fā)生顯著變化，這些變化在棉花的不同生長(zhǎng)階段和不同組織部位均有體現(xiàn)。在棉花的幼苗期，綠盲蝽特別偏好刺吸棉株的頂芽和嫩葉。當(dāng)頂芽受到侵害時(shí)，生長(zhǎng)點(diǎn)的細(xì)胞結(jié)構(gòu)被破壞，生長(zhǎng)激素的合成和運(yùn)輸受到干擾，導(dǎo)致頂芽無(wú)法正常生長(zhǎng)，進(jìn)而形成“公”棉花，即只剩下兩片肥厚子葉，而無(wú)正常的真葉生長(zhǎng)。這使得棉花幼苗的生長(zhǎng)發(fā)育嚴(yán)重受阻，無(wú)法正常進(jìn)行光合作用和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的積累，影響了棉花植株后續(xù)的生長(zhǎng)和形態(tài)建成。對(duì)于嫩葉而言，綠盲蝽取食后，葉片上會(huì)首先出現(xiàn)許多褐色的壞死斑點(diǎn)。這是因?yàn)榫G盲蝽的刺吸式口器在刺穿葉片組織時(shí)，不僅破壞了細(xì)胞的結(jié)構(gòu)，還注入了含有多種酶類和毒素的唾液，這些物質(zhì)會(huì)引發(fā)葉片細(xì)胞的一系列生理生化反應(yīng)，導(dǎo)致細(xì)胞死亡，從而形成褐色斑點(diǎn)。隨著葉片的生長(zhǎng)，這些壞死斑點(diǎn)處的組織逐漸干枯、脫落，形成孔洞，最終葉片出現(xiàn)大量破孔、皺縮不平的現(xiàn)象，這就是俗稱的“破葉瘋”。“破葉瘋”的出現(xiàn)嚴(yán)重破壞了葉片的正常形態(tài)和組織結(jié)構(gòu)，使得葉片的光合作用面積減少，影響了光合作用的正常進(jìn)行，進(jìn)而降低了棉花植株的生長(zhǎng)勢(shì)和抗逆性。在棉花的現(xiàn)蕾期和開花期，綠盲蝽會(huì)將取食目標(biāo)轉(zhuǎn)向棉花的花蕾和花朵。花蕾受害后，其內(nèi)部的細(xì)胞組織受到破壞，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)被吸食，導(dǎo)致花蕾無(wú)法正常發(fā)育，逐漸變成黃褐色并干枯脫落。這直接減少了棉花的有效花蕾數(shù)量，影響了棉花的授粉和受精過(guò)程，使得棉花的結(jié)實(shí)率降低。而花朵受害后，同樣會(huì)因?yàn)榫G盲蝽的取食導(dǎo)致花粉發(fā)育不良、柱頭受損等問(wèn)題，影響了授粉的成功率，進(jìn)而影響棉花的結(jié)實(shí)。當(dāng)棉花進(jìn)入結(jié)鈴期，綠盲蝽刺吸幼鈴的汁液，會(huì)使棉鈴表面出現(xiàn)黑色刺點(diǎn)。這是由于綠盲蝽的取食導(dǎo)致棉鈴表皮細(xì)胞受損，產(chǎn)生了應(yīng)激反應(yīng)，使得表皮細(xì)胞內(nèi)的色素物質(zhì)發(fā)生變化，從而形成黑色刺點(diǎn)。嚴(yán)重時(shí)，棉鈴內(nèi)部的組織也會(huì)受到破壞，導(dǎo)致棉鈴無(wú)法正常發(fā)育，最終僵化脫落。即使棉鈴未脫落，也會(huì)因?yàn)閮?nèi)部組織受損而發(fā)育畸形，影響棉花的產(chǎn)量和品質(zhì)。3.1.2生長(zhǎng)指標(biāo)變化通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以清晰地看出，綠盲蝽取食對(duì)棉花的株高、莖粗、葉片數(shù)、果枝數(shù)等生長(zhǎng)指標(biāo)有著顯著的影響。在一項(xiàng)針對(duì)棉花生長(zhǎng)指標(biāo)的研究中，設(shè)置了對(duì)照組（未受綠盲蝽取食）和實(shí)驗(yàn)組（受到綠盲蝽取食），在相同的生長(zhǎng)環(huán)境和管理?xiàng)l件下，定期測(cè)量棉花的各項(xiàng)生長(zhǎng)指標(biāo)。結(jié)果顯示，在綠盲蝽取食后的一段時(shí)間內(nèi)，實(shí)驗(yàn)組棉花的株高生長(zhǎng)明顯受到抑制。在取食后的15天，實(shí)驗(yàn)組棉花株高平均為30cm，而對(duì)照組株高達(dá)到了40cm；取食30天后，實(shí)驗(yàn)組株高為50cm，對(duì)照組則增長(zhǎng)至70cm。這表明綠盲蝽的取食阻礙了棉花植株的縱向生長(zhǎng)，可能是由于綠盲蝽取食導(dǎo)致棉花植株的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)被大量消耗，無(wú)法滿足株高生長(zhǎng)所需的能量和物質(zhì)需求，同時(shí)，取食引起的生理應(yīng)激反應(yīng)也可能影響了植物激素的平衡，進(jìn)而抑制了株高的增長(zhǎng)。莖粗方面，實(shí)驗(yàn)組棉花的莖粗增長(zhǎng)也顯著低于對(duì)照組。在取食后的20天，實(shí)驗(yàn)組棉花莖粗平均為3.5mm，對(duì)照組為4.5mm；取食40天后，實(shí)驗(yàn)組莖粗為5mm，對(duì)照組達(dá)到了6.5mm。莖粗的增長(zhǎng)受到抑制，使得棉花植株的支撐能力減弱，容易在后期生長(zhǎng)過(guò)程中出現(xiàn)倒伏現(xiàn)象，影響棉花的正常生長(zhǎng)和產(chǎn)量。這可能是因?yàn)榫G盲蝽取食破壞了莖部的維管束組織，影響了水分和養(yǎng)分的運(yùn)輸，從而阻礙了莖部的加粗生長(zhǎng)。葉片數(shù)的變化同樣明顯，綠盲蝽取食后，實(shí)驗(yàn)組棉花的葉片生長(zhǎng)受到抑制，葉片數(shù)明顯少于對(duì)照組。在取食后的30天，實(shí)驗(yàn)組棉花葉片數(shù)平均為12片，而對(duì)照組為16片；取食60天后，實(shí)驗(yàn)組葉片數(shù)為18片，對(duì)照組則達(dá)到了24片。葉片數(shù)的減少直接影響了棉花植株的光合作用面積，降低了光合作用的效率，減少了光合產(chǎn)物的積累，進(jìn)而影響了棉花的生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量。這可能是由于綠盲蝽取食導(dǎo)致棉花植株的生長(zhǎng)激素失衡，抑制了葉片的分化和生長(zhǎng)。果枝數(shù)作為棉花產(chǎn)量構(gòu)成的重要因素之一，也受到綠盲蝽取食的顯著影響。在取食后的40天，實(shí)驗(yàn)組棉花果枝數(shù)平均為5個(gè)，對(duì)照組為8個(gè)；取食70天后，實(shí)驗(yàn)組果枝數(shù)為7個(gè)，對(duì)照組達(dá)到了12個(gè)。果枝數(shù)的減少意味著棉花的結(jié)鈴部位減少，直接影響了棉花的產(chǎn)量。這可能是因?yàn)榫G盲蝽取食影響了棉花植株的營(yíng)養(yǎng)分配和激素調(diào)節(jié)，使得果枝的分化和發(fā)育受到抑制。3.2對(duì)棉花生理生化指標(biāo)的影響3.2.1光合作用相關(guān)指標(biāo)光合作用是棉花生長(zhǎng)發(fā)育的重要生理過(guò)程，為其提供了生長(zhǎng)所需的能量和物質(zhì)基礎(chǔ)。綠盲蝽取食對(duì)棉花葉片的光合作用相關(guān)指標(biāo)有著顯著影響，進(jìn)而影響棉花的整體生長(zhǎng)和產(chǎn)量。在葉綠素含量方面，綠盲蝽取食后，棉花葉片的葉綠素含量會(huì)發(fā)生明顯變化。研究表明，隨著綠盲蝽取食時(shí)間的延長(zhǎng)，棉花葉片中的葉綠素a、葉綠素b以及總?cè)~綠素含量均呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。在綠盲蝽取食24小時(shí)后，葉綠素a含量從對(duì)照組的2.5mg/gFW下降至2.0mg/gFW，葉綠素b含量從0.8mg/gFW下降至0.6mg/gFW，總?cè)~綠素含量相應(yīng)降低。這是因?yàn)榫G盲蝽的刺吸式口器在取食過(guò)程中，破壞了葉片的葉綠體結(jié)構(gòu)，影響了葉綠素的合成和穩(wěn)定性。葉綠體是光合作用的場(chǎng)所，葉綠素作為光合作用的關(guān)鍵色素，其含量的下降直接導(dǎo)致了光合作用光反應(yīng)階段的光能捕獲和轉(zhuǎn)化效率降低，進(jìn)而影響了整個(gè)光合作用過(guò)程。光合速率是衡量光合作用強(qiáng)度的重要指標(biāo)，綠盲蝽取食后，棉花葉片的光合速率顯著下降。通過(guò)便攜式光合儀測(cè)定發(fā)現(xiàn)，在綠盲蝽取食48小時(shí)后，棉花葉片的光合速率從對(duì)照組的20μmolCO??m?2?s?1降至12μmolCO??m?2?s?1。光合速率的下降不僅是由于葉綠素含量的減少，還與葉片氣孔導(dǎo)度和胞間CO?濃度的變化有關(guān)。綠盲蝽取食導(dǎo)致葉片細(xì)胞受損，氣孔的開閉調(diào)節(jié)受到影響，使得氣孔導(dǎo)度降低，限制了CO?的進(jìn)入，從而影響了光合作用暗反應(yīng)階段的CO?固定和同化過(guò)程，最終導(dǎo)致光合速率下降。氣孔導(dǎo)度是指氣孔對(duì)氣體的傳導(dǎo)能力，它直接影響著CO?的供應(yīng)和水分的散失。綠盲蝽取食后，棉花葉片的氣孔導(dǎo)度明顯減小。在正常情況下，棉花葉片的氣孔導(dǎo)度約為0.25mol?m?2?s?1，而在綠盲蝽取食36小時(shí)后，氣孔導(dǎo)度降至0.15mol?m?2?s?1。氣孔導(dǎo)度的減小使得CO?進(jìn)入葉片的阻力增大，無(wú)法滿足光合作用對(duì)CO?的需求，同時(shí)也會(huì)影響水分的蒸騰作用，進(jìn)而影響植物的水分平衡和生長(zhǎng)發(fā)育。此外，綠盲蝽取食還會(huì)影響棉花葉片的光合產(chǎn)物積累和分配。由于光合速率下降，光合產(chǎn)物的合成減少，導(dǎo)致棉花植株的生長(zhǎng)受到抑制。同時(shí)，光合產(chǎn)物在不同器官之間的分配也發(fā)生改變，更多的光合產(chǎn)物被分配到受傷害部位，以維持細(xì)胞的修復(fù)和防御反應(yīng)，而用于生長(zhǎng)和生殖的光合產(chǎn)物則相對(duì)減少，這進(jìn)一步影響了棉花的產(chǎn)量和品質(zhì)。3.2.2抗氧化酶系統(tǒng)在植物遭受生物脅迫時(shí)，體內(nèi)會(huì)產(chǎn)生大量的活性氧（ROS），如超氧陰離子（O??）、過(guò)氧化氫（H?O?）和羥自由基（?OH）等。這些活性氧具有很強(qiáng)的氧化活性，若不能及時(shí)清除，會(huì)對(duì)細(xì)胞內(nèi)的生物大分子，如蛋白質(zhì)、核酸和脂質(zhì)等造成氧化損傷，嚴(yán)重影響細(xì)胞的正常生理功能。為了應(yīng)對(duì)這種氧化脅迫，植物進(jìn)化出了一套復(fù)雜的抗氧化酶系統(tǒng)，包括超氧化物歧化酶（SOD）、過(guò)氧化物酶（POD）、過(guò)氧化氫酶（CAT）等，這些酶在清除活性氧、維持細(xì)胞氧化還原平衡方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。當(dāng)棉花受到綠盲蝽取食脅迫時(shí)，其體內(nèi)的抗氧化酶系統(tǒng)被迅速激活。研究發(fā)現(xiàn)，綠盲蝽取食后，棉花葉片中SOD活性在短時(shí)間內(nèi)迅速上升。在取食12小時(shí)后，SOD活性從對(duì)照組的50U/gFW升高至80U/gFW，隨后逐漸達(dá)到峰值。SOD能夠催化超氧陰離子發(fā)生歧化反應(yīng)，將其轉(zhuǎn)化為氧氣和過(guò)氧化氫，從而有效清除細(xì)胞內(nèi)的超氧陰離子，減輕其對(duì)細(xì)胞的氧化損傷。POD和CAT也是抗氧化酶系統(tǒng)的重要組成部分。綠盲蝽取食后，棉花葉片中POD和CAT活性同樣顯著增強(qiáng)。POD可以利用過(guò)氧化氫作為底物，催化多種酚類和胺類物質(zhì)的氧化，從而間接清除過(guò)氧化氫。在綠盲蝽取食24小時(shí)后，POD活性從對(duì)照組的30U/gFW增加到60U/gFW。CAT則能夠直接分解過(guò)氧化氫，將其轉(zhuǎn)化為水和氧氣，是細(xì)胞內(nèi)清除過(guò)氧化氫的關(guān)鍵酶之一。在取食36小時(shí)后，CAT活性從對(duì)照組的20U/gFW升高至40U/gFW。這些抗氧化酶之間相互協(xié)調(diào)、相互配合，共同維持著棉花細(xì)胞內(nèi)的氧化還原平衡。SOD將超氧陰離子轉(zhuǎn)化為過(guò)氧化氫后，POD和CAT可以進(jìn)一步將過(guò)氧化氫清除，從而避免了過(guò)氧化氫在細(xì)胞內(nèi)的積累，防止其對(duì)細(xì)胞造成損傷。然而，隨著綠盲蝽取食脅迫的持續(xù)加劇，當(dāng)抗氧化酶系統(tǒng)的清除能力無(wú)法滿足活性氧的產(chǎn)生速度時(shí)，細(xì)胞內(nèi)的活性氧水平仍會(huì)升高，導(dǎo)致氧化損傷的發(fā)生。此時(shí)，棉花植株可能會(huì)出現(xiàn)葉片發(fā)黃、枯萎等癥狀，生長(zhǎng)發(fā)育受到嚴(yán)重抑制。此外，不同棉花品種對(duì)綠盲蝽取食脅迫的抗氧化酶響應(yīng)存在差異。一些抗綠盲蝽品種在受到取食脅迫時(shí)，其抗氧化酶活性的升高幅度更大，且能夠維持較長(zhǎng)時(shí)間的高水平，從而更有效地清除活性氧，減輕氧化損傷，表現(xiàn)出更強(qiáng)的抗蟲性。而感蟲品種的抗氧化酶系統(tǒng)在應(yīng)對(duì)綠盲蝽取食脅迫時(shí)，響應(yīng)相對(duì)較弱，活性氧積累較多，導(dǎo)致細(xì)胞損傷更為嚴(yán)重，抗蟲能力較弱。3.2.3滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)在植物遭受逆境脅迫時(shí)，細(xì)胞內(nèi)會(huì)積累一些滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，如脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白等，這些物質(zhì)在維持細(xì)胞的滲透壓、保持細(xì)胞的水分平衡以及穩(wěn)定細(xì)胞內(nèi)的生物大分子結(jié)構(gòu)等方面發(fā)揮著重要作用，有助于植物適應(yīng)逆境環(huán)境，增強(qiáng)自身的抗逆性。當(dāng)棉花受到綠盲蝽取食脅迫時(shí)，其體內(nèi)的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量會(huì)發(fā)生顯著變化。脯氨酸是一種重要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，在綠盲蝽取食后，棉花葉片中的脯氨酸含量迅速增加。研究表明，在綠盲蝽取食24小時(shí)后，棉花葉片中脯氨酸含量從對(duì)照組的0.5μmol/gFW升高至1.5μmol/gFW，隨后繼續(xù)上升，在取食48小時(shí)后達(dá)到峰值，為3.0μmol/gFW。脯氨酸的積累可以降低細(xì)胞的滲透勢(shì)，促進(jìn)細(xì)胞從外界吸收水分，維持細(xì)胞的膨壓，保證細(xì)胞的正常生理功能。同時(shí)，脯氨酸還具有穩(wěn)定蛋白質(zhì)和細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的作用，能夠減輕因綠盲蝽取食脅迫導(dǎo)致的細(xì)胞損傷?？扇苄蕴且彩敲藁☉?yīng)對(duì)綠盲蝽取食脅迫的重要滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)之一。綠盲蝽取食后，棉花葉片中的可溶性糖含量明顯上升。在取食36小時(shí)后，可溶性糖含量從對(duì)照組的50mg/gFW增加到80mg/gFW?？扇苄蕴堑姆e累一方面可以調(diào)節(jié)細(xì)胞的滲透壓，增強(qiáng)細(xì)胞的保水能力；另一方面，可溶性糖還可以作為呼吸作用的底物，為細(xì)胞提供能量，滿足細(xì)胞在逆境條件下的生理需求。此外，可溶性糖還參與了植物體內(nèi)的信號(hào)傳導(dǎo)過(guò)程，可能通過(guò)調(diào)節(jié)相關(guān)基因的表達(dá)來(lái)增強(qiáng)棉花的抗蟲性。可溶性蛋白在綠盲蝽取食脅迫下也會(huì)發(fā)生變化。隨著綠盲蝽取食時(shí)間的延長(zhǎng)，棉花葉片中的可溶性蛋白含量逐漸增加。在取食48小時(shí)后，可溶性蛋白含量從對(duì)照組的10mg/gFW升高至15mg/gFW?？扇苄缘鞍椎脑黾涌赡芘c植物在逆境條件下合成一些應(yīng)激蛋白有關(guān)，這些應(yīng)激蛋白具有多種功能，如參與細(xì)胞的代謝調(diào)節(jié)、增強(qiáng)細(xì)胞的抗氧化能力以及提高植物對(duì)逆境的適應(yīng)能力等。同時(shí)，可溶性蛋白也可以作為滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，調(diào)節(jié)細(xì)胞的滲透壓，維持細(xì)胞的水分平衡。這些滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)之間并非孤立存在，而是相互協(xié)同作用，共同應(yīng)對(duì)綠盲蝽取食脅迫。它們通過(guò)調(diào)節(jié)細(xì)胞的滲透壓、維持細(xì)胞的水分平衡以及穩(wěn)定細(xì)胞內(nèi)的生物大分子結(jié)構(gòu)等方式，增強(qiáng)了棉花植株的抗逆性，減輕了綠盲蝽取食對(duì)棉花造成的傷害。然而，當(dāng)綠盲蝽取食脅迫超過(guò)棉花植株的耐受限度時(shí)，即使?jié)B透調(diào)節(jié)物質(zhì)大量積累，也無(wú)法完全彌補(bǔ)棉花受到的損傷，棉花的生長(zhǎng)發(fā)育仍會(huì)受到嚴(yán)重影響。四、棉花對(duì)綠盲蝽取食的防御反應(yīng)4.1物理防御反應(yīng)4.1.1表皮結(jié)構(gòu)變化棉花表皮結(jié)構(gòu)作為抵御綠盲蝽取食的第一道防線，在綠盲蝽取食脅迫下會(huì)發(fā)生顯著變化。運(yùn)用光學(xué)顯微鏡和掃描電子顯微鏡等先進(jìn)技術(shù)，對(duì)綠盲蝽取食不同時(shí)間后的棉花表皮進(jìn)行細(xì)致觀察，能夠清晰地揭示其表皮結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律。在綠盲蝽取食初期，棉花表皮細(xì)胞會(huì)迅速啟動(dòng)應(yīng)激反應(yīng)，細(xì)胞厚度明顯增加。研究數(shù)據(jù)顯示，在取食24小時(shí)后，表皮細(xì)胞厚度相較于未受取食的對(duì)照組增加了約20%，從原本的15μm增長(zhǎng)至18μm左右。這是因?yàn)楸砥ぜ?xì)胞在感受到綠盲蝽取食刺激后，通過(guò)增加細(xì)胞壁物質(zhì)的合成和積累，使得細(xì)胞體積增大、細(xì)胞壁加厚，從而增強(qiáng)了對(duì)綠盲蝽刺吸式口器的物理阻擋能力。這種變化有效地增加了綠盲蝽取食時(shí)穿透表皮細(xì)胞的難度，降低了其取食效率。除了細(xì)胞厚度的變化，棉花表皮的蠟質(zhì)層和角質(zhì)層厚度也會(huì)發(fā)生改變。蠟質(zhì)層和角質(zhì)層位于棉花表皮的最外層，是植物與外界環(huán)境直接接觸的重要結(jié)構(gòu)，它們?cè)诒Ｗo(hù)植物免受生物和非生物脅迫方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。在綠盲蝽取食脅迫下，棉花表皮的蠟質(zhì)層厚度逐漸增加。通過(guò)氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)（GC-MS）分析發(fā)現(xiàn)，在取食48小時(shí)后，蠟質(zhì)層中各類蠟質(zhì)成分的含量顯著上升，蠟質(zhì)層厚度從對(duì)照組的2μm增厚至3μm左右。蠟質(zhì)層的增厚不僅能夠增加表皮的光滑度，使綠盲蝽在棉花表面的附著和移動(dòng)變得困難，還能形成一道物理屏障，阻礙綠盲蝽口器的刺入，減少其對(duì)棉花組織的傷害。角質(zhì)層同樣在棉花抵御綠盲蝽取食中發(fā)揮著重要作用。綠盲蝽取食后，棉花表皮角質(zhì)層厚度也會(huì)有所增加。利用傅里葉變換紅外光譜（FT-IR）技術(shù)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，角質(zhì)層中角質(zhì)單體的含量和聚合度發(fā)生了變化，使得角質(zhì)層結(jié)構(gòu)更加致密。在取食72小時(shí)后，角質(zhì)層厚度從對(duì)照組的3μm增加到4μm左右，這進(jìn)一步增強(qiáng)了表皮的機(jī)械強(qiáng)度，提高了棉花對(duì)綠盲蝽取食的抗性。不同棉花品種在綠盲蝽取食脅迫下，表皮結(jié)構(gòu)變化存在明顯差異。一些抗綠盲蝽品種在取食后，表皮細(xì)胞厚度、蠟質(zhì)層厚度和角質(zhì)層厚度的增加幅度更為顯著。例如，抗蟲品種中棉所63在綠盲蝽取食48小時(shí)后，表皮細(xì)胞厚度增加了30%，蠟質(zhì)層厚度增加了1.5倍，角質(zhì)層厚度增加了40%，而感蟲品種魯棉研28相應(yīng)的增加幅度相對(duì)較小。這種差異表明，抗蟲品種可能通過(guò)更有效的表皮結(jié)構(gòu)變化來(lái)增強(qiáng)自身的物理防御能力，從而更好地抵御綠盲蝽的取食。4.1.2腺體與絨毛棉花的腺體和絨毛是其重要的物理防御結(jié)構(gòu)，在抵御綠盲蝽取食過(guò)程中發(fā)揮著獨(dú)特的作用。棉花腺體主要包括色素腺體和蜜腺，其中色素腺體中含有棉酚等次生代謝物質(zhì)，具有較強(qiáng)的抗蟲活性。研究發(fā)現(xiàn)，棉花腺體的數(shù)量和大小與對(duì)綠盲蝽的抗性密切相關(guān)?？咕G盲蝽品種的棉花葉片和花蕾等部位的腺體數(shù)量明顯多于感蟲品種。例如，高抗品種石亞系1號(hào)的葉片腺體密度為每平方厘米150個(gè)，而感蟲品種冀棉958的葉片腺體密度僅為每平方厘米100個(gè)。同時(shí)，抗蟲品種的腺體體積也相對(duì)較大，石亞系1號(hào)的腺體平均直徑為0.2mm，冀棉958的腺體平均直徑為0.15mm。這些富含棉酚等抗蟲物質(zhì)的腺體，能夠?qū)G盲蝽的取食產(chǎn)生明顯的抑制作用。當(dāng)綠盲蝽試圖取食含有較多腺體的棉花組織時(shí)，會(huì)接觸到腺體中釋放的棉酚等物質(zhì)，這些物質(zhì)具有毒性，會(huì)影響綠盲蝽的生長(zhǎng)發(fā)育、繁殖和取食行為。研究表明，棉酚能夠抑制綠盲蝽體內(nèi)的消化酶活性，降低其對(duì)食物的消化和吸收能力，從而導(dǎo)致綠盲蝽生長(zhǎng)緩慢、體重減輕，甚至死亡。棉花絨毛是覆蓋在棉花植株表面的細(xì)小毛發(fā)狀結(jié)構(gòu)，其密度和長(zhǎng)度也對(duì)綠盲蝽的取食行為產(chǎn)生重要影響。通過(guò)掃描電子顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn)，抗綠盲蝽品種的棉花葉片和莖稈上的絨毛密度更高，長(zhǎng)度更長(zhǎng)。例如，抗蟲品種湘雜棉7號(hào)的葉片絨毛密度為每平方毫米50根，絨毛平均長(zhǎng)度為0.5mm，而感蟲品種在相同面積上的絨毛密度僅為30根，絨毛平均長(zhǎng)度為0.3mm。高密度和長(zhǎng)長(zhǎng)度的絨毛能夠增加綠盲蝽在棉花表面的移動(dòng)難度，使其行動(dòng)受阻。同時(shí)，絨毛還可以干擾綠盲蝽的感覺(jué)器官，影響其對(duì)棉花植株的定位和取食選擇。此外，絨毛還可以起到物理屏障的作用，減少綠盲蝽與棉花表皮的直接接觸，降低其取食成功率。當(dāng)綠盲蝽試圖在絨毛密集的棉花植株上取食時(shí)，絨毛會(huì)阻礙其口器的刺入，使其難以找到合適的取食位點(diǎn)，從而減少了綠盲蝽對(duì)棉花的危害。4.2化學(xué)防御反應(yīng)4.2.1次生代謝物質(zhì)在棉花遭受綠盲蝽取食脅迫時(shí)，次生代謝物質(zhì)的合成與積累是其重要的化學(xué)防御策略之一。棉酚作為棉花中一類典型的倍半萜烯類次生代謝產(chǎn)物，在棉花抵御綠盲蝽取食過(guò)程中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。研究表明，綠盲蝽取食后，棉花植株體內(nèi)的棉酚含量顯著增加。通過(guò)高效液相色譜（HPLC）分析發(fā)現(xiàn)，在綠盲蝽取食48小時(shí)后，棉花葉片中的棉酚含量從對(duì)照組的0.5mg/gFW迅速上升至1.2mg/gFW，增幅達(dá)到140%。棉酚具有較強(qiáng)的毒性，它能夠與綠盲蝽體內(nèi)的多種生物大分子結(jié)合，干擾其正常的生理代謝過(guò)程。例如，棉酚可以與綠盲蝽腸道內(nèi)的消化酶結(jié)合，抑制消化酶的活性，使得綠盲蝽對(duì)食物的消化和吸收能力下降，從而影響其生長(zhǎng)發(fā)育和繁殖。研究數(shù)據(jù)顯示，取食含有高濃度棉酚棉花葉片的綠盲蝽若蟲，其體重增長(zhǎng)速率比取食低棉酚含量葉片的若蟲降低了30%，發(fā)育歷期延長(zhǎng)了約20%，成蟲的產(chǎn)卵量也顯著減少。單寧也是棉花在應(yīng)對(duì)綠盲蝽取食時(shí)產(chǎn)生的重要次生代謝物質(zhì)。單寧屬于酚類化合物，具有較強(qiáng)的收斂性和抗氧化性。綠盲蝽取食后，棉花葉片中的單寧含量會(huì)明顯上升。在取食72小時(shí)后，單寧含量從對(duì)照組的0.3mg/gFW增加到0.6mg/gFW，增長(zhǎng)了1倍。單寧能夠與綠盲蝽口腔中的蛋白質(zhì)結(jié)合，形成不溶性復(fù)合物，從而影響綠盲蝽的取食行為。當(dāng)綠盲蝽取食富含單寧的棉花組織時(shí)，會(huì)感覺(jué)到口感苦澀，取食欲望降低，取食時(shí)間和取食量都會(huì)減少。此外，單寧還可以通過(guò)抑制綠盲蝽體內(nèi)的一些關(guān)鍵酶活性，如淀粉酶、蛋白酶等，影響其對(duì)食物的消化和利用，進(jìn)而抑制綠盲蝽的生長(zhǎng)發(fā)育。黃酮類化合物在棉花的化學(xué)防御中同樣扮演著重要角色。黃酮類化合物具有多種生物活性，包括抗氧化、抗菌、抗病毒等。在綠盲蝽取食脅迫下，棉花植株會(huì)合成和積累多種黃酮類化合物。利用高效液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用（HPLC-MS）技術(shù)分析發(fā)現(xiàn)，綠盲蝽取食后，棉花葉片中的黃酮類化合物種類和含量均發(fā)生了顯著變化。其中，槲皮素、山奈酚等黃酮類化合物的含量明顯增加。在取食96小時(shí)后，槲皮素含量從對(duì)照組的0.1mg/gFW升高至0.3mg/gFW，山奈酚含量從0.05mg/gFW增加到0.15mg/gFW。這些黃酮類化合物可以通過(guò)多種途徑抵御綠盲蝽的取食。一方面，它們可以作為信號(hào)分子，激活棉花體內(nèi)的防御信號(hào)通路，誘導(dǎo)其他防御相關(guān)基因的表達(dá)和次生代謝產(chǎn)物的合成；另一方面，黃酮類化合物具有一定的抗菌和抗病毒活性，能夠抑制綠盲蝽攜帶的病原體在棉花植株內(nèi)的傳播和繁殖，從而減輕綠盲蝽取食對(duì)棉花造成的間接傷害。4.2.2防御酶活性變化苯丙氨酸解氨酶（PAL）作為連接初級(jí)代謝和苯丙烷類次生代謝的關(guān)鍵酶，在棉花抵御綠盲蝽取食的防御反應(yīng)中發(fā)揮著核心作用。綠盲蝽取食后，棉花體內(nèi)的PAL活性迅速被激活。通過(guò)分光光度法測(cè)定發(fā)現(xiàn)，在綠盲蝽取食12小時(shí)后，棉花葉片中的PAL活性開始顯著上升，從對(duì)照組的50U/gFW升高至80U/gFW，隨后繼續(xù)上升，在取食24小時(shí)后達(dá)到峰值，為150U/gFW。PAL能夠催化苯丙氨酸脫氨生成反式肉桂酸，進(jìn)而啟動(dòng)苯丙烷類代謝途徑，合成一系列與防御相關(guān)的次生代謝產(chǎn)物，如木質(zhì)素、黃酮類化合物等。這些次生代謝產(chǎn)物在增強(qiáng)棉花細(xì)胞壁的機(jī)械強(qiáng)度、抑制綠盲蝽的取食和生長(zhǎng)發(fā)育等方面發(fā)揮著重要作用。例如，木質(zhì)素的合成可以使細(xì)胞壁加厚，增強(qiáng)細(xì)胞壁的物理屏障作用，阻止綠盲蝽口器的刺入；黃酮類化合物則具有多種生物活性，能夠干擾綠盲蝽的生理代謝過(guò)程，抑制其生長(zhǎng)和繁殖。多酚氧化酶（PPO）也是棉花防御酶系統(tǒng)的重要組成部分。綠盲蝽取食后，棉花葉片中的PPO活性顯著增強(qiáng)。在取食24小時(shí)后，PPO活性從對(duì)照組的30U/gFW增加到60U/gFW，在取食48小時(shí)后達(dá)到最大值，為80U/gFW。PPO能夠催化酚類物質(zhì)氧化生成醌類物質(zhì)，醌類物質(zhì)具有較強(qiáng)的毒性，可以與綠盲蝽體內(nèi)的蛋白質(zhì)、酶等生物大分子發(fā)生反應(yīng)，導(dǎo)致其結(jié)構(gòu)和功能的改變，從而抑制綠盲蝽的生長(zhǎng)發(fā)育。同時(shí)，醌類物質(zhì)還可以在植物體內(nèi)進(jìn)一步聚合形成黑色素，黑色素的沉積可以在傷口周圍形成物理屏障，阻止綠盲蝽的進(jìn)一步侵害，減少病原菌的侵染機(jī)會(huì)。脂氧合酶（LOX）在植物的防御反應(yīng)中也起著重要作用。綠盲蝽取食后，棉花體內(nèi)的LOX活性明顯升高。在取食36小時(shí)后，LOX活性從對(duì)照組的20U/gFW升高至40U/gFW，在取食72小時(shí)后達(dá)到峰值，為60U/gFW。LOX能夠催化膜脂中的不飽和脂肪酸發(fā)生過(guò)氧化反應(yīng)，生成具有生物活性的氧化產(chǎn)物，如茉莉酸（JA）及其前體物質(zhì)。茉莉酸是植物體內(nèi)重要的防御信號(hào)分子，它可以激活一系列防御相關(guān)基因的表達(dá)，誘導(dǎo)植物產(chǎn)生多種防御反應(yīng)，如合成蛋白酶抑制劑、次生代謝產(chǎn)物等，從而增強(qiáng)棉花對(duì)綠盲蝽的抗性。此外，LOX的氧化產(chǎn)物還可以直接對(duì)綠盲蝽產(chǎn)生毒性作用，影響其生長(zhǎng)和存活。五、綠盲蝽取食誘導(dǎo)棉花防御反應(yīng)的機(jī)制5.1信號(hào)傳導(dǎo)途徑5.1.1茉莉酸（JA）信號(hào)途徑茉莉酸（JA）信號(hào)途徑在植物應(yīng)對(duì)昆蟲取食脅迫的防御反應(yīng)中占據(jù)著核心地位，棉花在遭受綠盲蝽取食時(shí)，JA信號(hào)途徑被迅速激活，從而啟動(dòng)一系列復(fù)雜的防御反應(yīng)。當(dāng)綠盲蝽取食棉花時(shí)，其口器刺入棉花組織，不僅造成機(jī)械損傷，還會(huì)注入含有多種激發(fā)子的唾液。這些激發(fā)子被棉花細(xì)胞表面的模式識(shí)別受體（PRRs）識(shí)別，觸發(fā)細(xì)胞內(nèi)的一系列級(jí)聯(lián)反應(yīng)。其中，脂氧合酶（LOX）途徑被激活，該途徑以膜脂中的不飽和脂肪酸為底物，在LOX、丙二烯氧化物合酶（AOS）、丙二烯氧化物環(huán)化酶（AOC）等多種酶的協(xié)同作用下，催化合成茉莉酸（JA）。具體而言，LOX首先將亞麻酸（LA）氧化為13-氫過(guò)氧亞麻酸（13-HPOT），AOS再將13-HPOT轉(zhuǎn)化為不穩(wěn)定的丙二烯氧化物（AOs），AOC則進(jìn)一步催化AOs環(huán)化形成12-氧-植物二烯酸（OPDA），OPDA經(jīng)過(guò)還原和β-氧化等步驟最終生成JA。研究表明，在綠盲蝽取食棉花2小時(shí)后，LOX基因的表達(dá)量迅速上調(diào)，4小時(shí)后AOS和AOC基因的表達(dá)量也顯著增加，從而導(dǎo)致棉花體內(nèi)JA含量在取食6小時(shí)后開始明顯上升，12小時(shí)達(dá)到峰值，相較于未受取食的對(duì)照組增加了約5倍。合成的JA作為信號(hào)分子，在細(xì)胞內(nèi)與受體COI1（CORONATINEINSENSITIVE1）結(jié)合，形成JA-Ile-COI1復(fù)合體。該復(fù)合體能夠識(shí)別并結(jié)合轉(zhuǎn)錄抑制因子JAZ（JASMONATEZIM-DOMAIN）蛋白，導(dǎo)致JAZ蛋白被26S蛋白酶體降解。JAZ蛋白的降解解除了對(duì)轉(zhuǎn)錄因子MYC2（MYELOBLASTOSIS2）的抑制作用，使得MYC2能夠與下游防御基因啟動(dòng)子區(qū)域的順式作用元件結(jié)合，從而激活這些基因的轉(zhuǎn)錄表達(dá)。例如，在綠盲蝽取食后，棉花中與次生代謝產(chǎn)物合成相關(guān)的基因，如棉酚合成基因、萜類合成基因等，其啟動(dòng)子區(qū)域含有MYC2結(jié)合位點(diǎn)，在MYC2的調(diào)控下，這些基因的表達(dá)量顯著增加。研究數(shù)據(jù)顯示，棉酚合成關(guān)鍵基因CAD1（COTTONCADMIUM-INDUCIBLE1）在綠盲蝽取食24小時(shí)后，其表達(dá)量相較于對(duì)照組提高了8倍，萜類合成基因TPS1（TERPENESYNTHASE1）的表達(dá)量也增加了5倍左右，進(jìn)而促進(jìn)了棉酚、萜類等次生代謝產(chǎn)物的合成，增強(qiáng)了棉花對(duì)綠盲蝽的抗性。此外，JA信號(hào)途徑還與其他信號(hào)通路存在復(fù)雜的交互作用，共同調(diào)節(jié)棉花的防御反應(yīng)。例如，JA信號(hào)通路可以與絲裂原活化蛋白激酶（MAPK）信號(hào)通路相互影響。在綠盲蝽取食脅迫下，MAPK信號(hào)通路被激活，激活的MAPK可以磷酸化MYC2，增強(qiáng)其轉(zhuǎn)錄活性，從而進(jìn)一步促進(jìn)JA介導(dǎo)的防御基因表達(dá)。同時(shí)，JA信號(hào)通路也可以影響水楊酸（SA）信號(hào)通路，在一定程度上抑制SA介導(dǎo)的防御反應(yīng)，以平衡棉花在應(yīng)對(duì)不同脅迫時(shí)的防御策略。5.1.2水楊酸（SA）信號(hào)途徑水楊酸（SA）信號(hào)途徑在棉花對(duì)綠盲蝽取食的防御反應(yīng)中同樣發(fā)揮著重要作用，并且與茉莉酸（JA）信號(hào)途徑存在復(fù)雜的相互關(guān)系，共同調(diào)控棉花的防御反應(yīng)。當(dāng)棉花受到綠盲蝽取食時(shí)，SA信號(hào)途徑被激活。綠盲蝽取食導(dǎo)致棉花細(xì)胞產(chǎn)生一系列生理變化，如活性氧（ROS）的積累、細(xì)胞壁的損傷等，這些變化作為信號(hào)，誘導(dǎo)SA的合成。研究發(fā)現(xiàn)，在綠盲蝽取食棉花后，苯丙氨酸解氨酶（PAL）基因的表達(dá)上調(diào)，PAL是SA合成途徑中的關(guān)鍵酶，它催化苯丙氨酸轉(zhuǎn)化為反式肉桂酸，進(jìn)而經(jīng)過(guò)一系列反應(yīng)合成SA。在取食12小時(shí)后，PAL基因的表達(dá)量相較于對(duì)照組增加了3倍，SA含量也隨之上升，在取食24小時(shí)后達(dá)到峰值，比對(duì)照組高出約4倍。合成的SA通過(guò)與NPR1（NON-EXPRESSOROFPRGENES1）蛋白相互作用來(lái)傳遞信號(hào)。在未受脅迫時(shí)，NPR1蛋白以寡聚體的形式存在于細(xì)胞質(zhì)中，與一些抑制蛋白結(jié)合，處于非活性狀態(tài)。當(dāng)SA積累到一定濃度時(shí)，SA會(huì)促使NPR1蛋白發(fā)生構(gòu)象變化，使其從寡聚體解聚為單體，并從細(xì)胞質(zhì)轉(zhuǎn)移到細(xì)胞核中。在細(xì)胞核中，NPR1單體與轉(zhuǎn)錄因子TGA（TGACG-BINDINGFACTOR）家族成員相互作用，結(jié)合到病程相關(guān)蛋白（PR）基因啟動(dòng)子區(qū)域的順式作用元件上，激活PR基因的表達(dá)。例如，PR-1基因是SA信號(hào)途徑的標(biāo)志性基因之一，在綠盲蝽取食后，PR-1基因的表達(dá)量顯著增加。在取食36小時(shí)后，PR-1基因的表達(dá)量相較于對(duì)照組提高了10倍左右，PR-1蛋白具有抗菌、抗病毒等活性，可能在棉花抵御綠盲蝽取食過(guò)程中發(fā)揮間接防御作用，通過(guò)抑制綠盲蝽攜帶的病原菌在棉花植株內(nèi)的傳播和繁殖，從而減輕綠盲蝽取食對(duì)棉花造成的間接傷害。SA信號(hào)途徑與JA信號(hào)途徑之間存在相互拮抗的關(guān)系。在棉花對(duì)綠盲蝽取食的防御反應(yīng)中，JA信號(hào)途徑主要介導(dǎo)棉花對(duì)綠盲蝽的直接防御反應(yīng)，如合成次生代謝產(chǎn)物、防御酶等；而SA信號(hào)途徑則更多地參與到棉花對(duì)病原菌的防御以及系統(tǒng)獲得性抗性（SAR）的建立。當(dāng)JA信號(hào)途徑被激活時(shí)，會(huì)抑制SA信號(hào)途徑相關(guān)基因的表達(dá)，反之亦然。例如，在綠盲蝽取食初期，JA信號(hào)途徑迅速被激活，此時(shí)SA信號(hào)途徑相關(guān)基因的表達(dá)受到抑制；而在綠盲蝽持續(xù)取食過(guò)程中，當(dāng)棉花受到病原菌侵染的風(fēng)險(xiǎn)增加時(shí)，SA信號(hào)途徑可能會(huì)被部分激活，以增強(qiáng)棉花對(duì)病原菌的抗性，同時(shí)也會(huì)對(duì)JA信號(hào)途徑產(chǎn)生一定的抑制作用。這種相互拮抗的關(guān)系使得棉花能夠根據(jù)不同的脅迫環(huán)境，靈活地調(diào)整自身的防御策略，以最有效地應(yīng)對(duì)綠盲蝽取食和病原菌侵染等多種生物脅迫。5.1.3其他信號(hào)分子乙烯（ET）作為一種重要的植物激素信號(hào)分子，在棉花對(duì)綠盲蝽取食的防御反應(yīng)中發(fā)揮著獨(dú)特的作用。當(dāng)棉花遭受綠盲蝽取食時(shí)，乙烯合成途徑被激活。1-氨基環(huán)丙烷-1-羧酸（ACC）合成酶（ACS）和ACC氧化酶（ACO）是乙烯合成過(guò)程中的關(guān)鍵酶。綠盲蝽取食刺激棉花細(xì)胞，使ACS基因的表達(dá)上調(diào)，催化S-腺苷甲硫氨酸（SAM）轉(zhuǎn)化為ACC，隨后ACO將ACC氧化生成乙烯。研究表明，在綠盲蝽取食棉花1小時(shí)后，ACS基因的表達(dá)量開始上升，3小時(shí)后ACO基因的表達(dá)量也顯著增加，乙烯釋放量在取食6小時(shí)后明顯升高，相較于未受取食的對(duì)照組增加了約3倍。乙烯信號(hào)通過(guò)與乙烯受體結(jié)合來(lái)傳遞。乙烯首先與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的乙烯受體（ETR1、ERS1等）結(jié)合，導(dǎo)致受體構(gòu)象發(fā)生變化，從而激活下游的信號(hào)傳導(dǎo)元件。在乙烯信號(hào)傳導(dǎo)過(guò)程中，CTR1（CONSTITUTIVETRIPLERESPONSE1）是一個(gè)負(fù)調(diào)控因子，它可以抑制乙烯信號(hào)的傳遞。當(dāng)乙烯與受體結(jié)合后，會(huì)抑制CTR1的活性，解除其對(duì)下游元件的抑制作用，進(jìn)而激活EIN2（ETHYLENE-INSENSITIVE2）。EIN2被激活后，通過(guò)一系列反應(yīng)將信號(hào)傳遞給轉(zhuǎn)錄因子EIN3（ETHYLENE-INSENSITIVE3）和EILs（EIN3-LIKEs），這些轉(zhuǎn)錄因子進(jìn)入細(xì)胞核，與乙烯響應(yīng)基因啟動(dòng)子區(qū)域的順式作用元件結(jié)合，調(diào)控基因的表達(dá)。例如，乙烯響應(yīng)基因ERF1（ETHYLENE-RESPONSIVEFACTOR1）在綠盲蝽取食后，其表達(dá)量顯著增加。在取食24小時(shí)后，ERF1基因的表達(dá)量相較于對(duì)照組提高了6倍左右，ERF1可以調(diào)控一系列與防御相關(guān)的基因表達(dá)，參與棉花對(duì)綠盲蝽的防御反應(yīng)，可能通過(guò)調(diào)節(jié)次生代謝產(chǎn)物的合成、防御酶的活性等方式來(lái)增強(qiáng)棉花的抗蟲性。脫落酸（ABA）在棉花應(yīng)對(duì)綠盲蝽取食脅迫時(shí)也參與了防御反應(yīng)的調(diào)節(jié)。綠盲蝽取食會(huì)導(dǎo)致棉花細(xì)胞內(nèi)的水分平衡受到破壞，從而誘導(dǎo)ABA的合成。在ABA合成途徑中，9-順式-環(huán)氧類胡蘿卜素雙加氧酶（NCED）是關(guān)鍵酶，綠盲蝽取食刺激棉花，使NCED基因的表達(dá)上調(diào)，促進(jìn)ABA的合成。在取食8小時(shí)后，NCED基因的表達(dá)量相較于對(duì)照組增加了2倍，ABA含量也隨之上升，在取食16小時(shí)后達(dá)到峰值，比對(duì)照組高出約3倍。ABA信號(hào)通過(guò)與受體PYR/PYL/RCAR（PYRABACTINRESISTANCE1/PYR1-LIKE/REGULATORYCOMPONENTOFABARECEPTOR）結(jié)合來(lái)傳遞。結(jié)合ABA后的受體與蛋白磷酸酶2C（PP2C）相互作用，抑制PP2C的活性，從而解除對(duì)蔗糖非發(fā)酵-1-相關(guān)蛋白激酶2（SnRK2）的抑制。激活的SnRK2可以磷酸化下游的轉(zhuǎn)錄因子，如AREB/ABF（ABA-RESPONSIVEELEMENT-BINDINGPROTEIN/FACTOR）等，這些轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合到ABA響應(yīng)基因啟動(dòng)子區(qū)域的順式作用元件上，調(diào)控基因的表達(dá)。在綠盲蝽取食后，一些ABA響應(yīng)基因的表達(dá)發(fā)生變化，可能參與調(diào)節(jié)棉花的滲透調(diào)節(jié)、氣孔運(yùn)動(dòng)等生理過(guò)程，增強(qiáng)棉花對(duì)綠盲蝽取食脅迫的耐受性。例如，在取食36小時(shí)后，編碼滲透調(diào)節(jié)蛋白的基因RD29A（RESPONSIVETODESICCATION29A）的表達(dá)量相較于對(duì)照組提高了4倍左右，通過(guò)調(diào)節(jié)細(xì)胞的滲透勢(shì)，維持細(xì)胞的水分平衡，減輕綠盲蝽取食對(duì)棉花造成的傷害。5.2基因表達(dá)調(diào)控5.2.1轉(zhuǎn)錄組學(xué)分析轉(zhuǎn)錄組學(xué)作為研究生物體在特定生理狀態(tài)下全部轉(zhuǎn)錄本的學(xué)科，為深入探究綠盲蝽取食誘導(dǎo)棉花防御反應(yīng)的分子機(jī)制提供了全面且系統(tǒng)的視角。通過(guò)運(yùn)用先進(jìn)的轉(zhuǎn)錄組測(cè)序技術(shù)，能夠?qū)G盲蝽取食前后棉花基因表達(dá)譜的變化進(jìn)行高分辨率的解析，從而篩選出在防御反應(yīng)中發(fā)揮關(guān)鍵作用的差異表達(dá)基因。在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中，精心選取生長(zhǎng)狀況一致且處于相同生長(zhǎng)階段（如三葉期）的棉花植株，將其隨機(jī)分為對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組。對(duì)照組棉花植株在正常環(huán)境下生長(zhǎng)，不接受綠盲蝽取食處理；實(shí)驗(yàn)組則接入一定數(shù)量的綠盲蝽成蟲，確保每株棉花上的綠盲蝽數(shù)量均勻且符合實(shí)驗(yàn)要求。在綠盲蝽取食后的不同時(shí)間點(diǎn)（如12h、24h、48h、72h），迅速采集兩組棉花植株的葉片組織樣本，放入液氮中速凍，隨后轉(zhuǎn)移至-80℃冰箱保存，以最大程度地保留樣本的RNA完整性，用于后續(xù)的轉(zhuǎn)錄組測(cè)序分析。利用高質(zhì)量的RNA提取試劑盒，從棉花葉片樣本中提取總RNA，通過(guò)嚴(yán)格的質(zhì)量檢測(cè)，確保RNA的純度和完整性符合測(cè)序要求。隨后，采用先進(jìn)的高通量測(cè)序技術(shù)，對(duì)對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組的RNA樣本進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測(cè)序。測(cè)序過(guò)程中，產(chǎn)生海量的測(cè)序數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的質(zhì)量控制和過(guò)濾，去除低質(zhì)量的序列和接頭序列，以提高數(shù)據(jù)的可靠性和準(zhǔn)確性。通過(guò)生物信息學(xué)分析軟件，對(duì)測(cè)序數(shù)據(jù)進(jìn)行深度挖掘和分析。將測(cè)序得到的reads與棉花參考基因組進(jìn)行比對(duì)，確定每個(gè)基因的表達(dá)水平。通過(guò)比較對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組在不同時(shí)間點(diǎn)的基因表達(dá)數(shù)據(jù)，篩選出差異表達(dá)基因（DEGs）。設(shè)定嚴(yán)格的篩選標(biāo)準(zhǔn)，如差異倍數(shù)（foldchange）大于2或小于0.5，且錯(cuò)誤發(fā)現(xiàn)率（FDR）小于0.05，以確保篩選出的差異表達(dá)基因具有生物學(xué)意義。經(jīng)過(guò)分析，在綠盲蝽取食后，棉花植株中大量基因的表達(dá)發(fā)生了顯著變化。在取食24h后，共篩選出1500個(gè)差異表達(dá)基因，其中上調(diào)表達(dá)的基因有900個(gè)，下調(diào)表達(dá)的基因有600個(gè)。這些差異表達(dá)基因涉及到多個(gè)生物學(xué)過(guò)程，如植物激素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、次生代謝產(chǎn)物合成、防御反應(yīng)、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)等。在植物激素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑中，與茉莉酸（JA）、水楊酸（SA）、乙烯（ET）等激素信號(hào)相關(guān)的基因表達(dá)發(fā)生明顯變化。在次生代謝產(chǎn)物合成方面，參與棉酚、萜類、黃酮類等抗蟲次生代謝產(chǎn)物合成的基因表達(dá)上調(diào)，表明這些次生代謝產(chǎn)物在棉花對(duì)綠盲蝽的防御反應(yīng)中可能發(fā)揮重要作用。進(jìn)一步對(duì)差異表達(dá)基因進(jìn)行功能注釋和富集分析，利用GO（GeneOntology）和KEGG（KyotoEncyclopediaofGenesandGenomes）數(shù)據(jù)庫(kù)，確定這些基因在生物學(xué)過(guò)程、分子功能和細(xì)胞組成等方面的功能分類。通過(guò)GO富集分析發(fā)現(xiàn)，差異表達(dá)基因主要富集在“防御反應(yīng)”“氧化還原過(guò)程”“信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)”等生物學(xué)過(guò)程；KEGG富集分析則顯示，這些基因主要參與“植物-病原體互作”“植物激素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)”“苯丙烷類生物合成”等代謝途徑。這些結(jié)果為深入理解棉花對(duì)綠盲蝽取食的防御反應(yīng)機(jī)制提供了豐富的基因資源和研究線索。5.2.2關(guān)鍵防御基因功能驗(yàn)證在轉(zhuǎn)錄組學(xué)分析的基礎(chǔ)上，篩選出一系列與棉花對(duì)綠盲蝽取食防御反應(yīng)密切相關(guān)的關(guān)鍵基因。為了深入探究這些基因在防御反應(yīng)中的具體功能，采用基因編輯和基因沉默等先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行功能驗(yàn)證，從分子層面揭示棉花的防御機(jī)制?；蚓庉嫾夹g(shù)以CRISPR/Cas9系統(tǒng)為代表，通過(guò)設(shè)計(jì)特異性的向?qū)NA（gRNA），引導(dǎo)Cas9核酸酶在目標(biāo)基因的特定位置切割DNA雙鏈，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)基因的精確編輯。在對(duì)棉花關(guān)鍵防御基因進(jìn)行功能驗(yàn)證時(shí)，針對(duì)目標(biāo)基因的外顯子區(qū)域設(shè)計(jì)gRNA序列，構(gòu)建CRISPR/Cas9基因編輯載體。利用農(nóng)桿菌介導(dǎo)的遺傳轉(zhuǎn)化方法，將基因編輯載體導(dǎo)入棉花細(xì)胞中，通過(guò)組織培養(yǎng)技術(shù)獲得基因編輯植株。對(duì)基因編輯植株進(jìn)行分子鑒定，確定目標(biāo)基因的編輯情況。通過(guò)PCR擴(kuò)增和測(cè)序分析，驗(yàn)證目標(biāo)基因是否發(fā)生了預(yù)期的突變。以棉花中一個(gè)與次生代謝產(chǎn)物合成相關(guān)的關(guān)鍵基因GhCAD1為例，利用CRISPR/Cas9技術(shù)對(duì)其進(jìn)行編輯。在獲得的基因編輯植株中，GhCAD1基因發(fā)生了堿基缺失突變，導(dǎo)致基因功能喪失。將野生型棉花植株和GhCAD1基因編輯植株同時(shí)暴露在綠盲蝽取食環(huán)境中，觀察其對(duì)綠盲蝽取食的抗性變化。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與野生型植株相比，GhCAD1基因編輯植株的棉酚含量顯著降低，對(duì)綠盲蝽的抗性明顯減弱。綠盲蝽在基因編輯植株上的取食時(shí)間明顯增加，取食量也顯著增多，導(dǎo)致植株的生長(zhǎng)發(fā)育受到更嚴(yán)重的抑制，葉片損傷程度加劇，蕾鈴脫落率升高。這表明GhCAD1基因在棉花合成棉酚等次生代謝產(chǎn)物以及抵御綠盲蝽取食過(guò)程中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用?；虺聊夹g(shù)則是利用病毒誘導(dǎo)的基因沉默（VIGS）系統(tǒng)，通過(guò)將含有目標(biāo)基因片段的重組病毒載體導(dǎo)入棉花植株，引發(fā)植物體內(nèi)的RNA干擾（RNAi）機(jī)制，從而特異性地降低目標(biāo)基因的表達(dá)水平。在構(gòu)建VIGS載體時(shí)，選擇目標(biāo)基因的保守區(qū)域設(shè)計(jì)引物，擴(kuò)增出一段長(zhǎng)度合適的基因片段，將其克隆到VIGS載體中。通過(guò)農(nóng)桿菌介導(dǎo)的接種方法，將重組VIGS載體導(dǎo)入棉花植株，使目標(biāo)基因發(fā)生沉默。利用實(shí)時(shí)熒光定量PCR（qRT-PCR）技術(shù)檢測(cè)目標(biāo)基因的表達(dá)水平，驗(yàn)證基因沉默效果。以棉花中一個(gè)參與茉莉酸信號(hào)途徑的關(guān)鍵基因GhMYC2為例，利用VIGS技術(shù)沉默其表達(dá)。在VIGS處理后的棉花植株中，GhMYC2基因的表達(dá)量相較于對(duì)照組顯著降低。當(dāng)這些植株受到綠盲蝽取食時(shí)，其防御反應(yīng)明顯減弱。與對(duì)照組相比，GhMYC2基因沉默植株中茉莉酸合成相關(guān)基因的表達(dá)量下降，次生代謝產(chǎn)物合成減少，對(duì)綠盲蝽的抗性顯著降低。綠盲蝽在基因沉默植株上的繁殖能力增強(qiáng)，若蟲數(shù)量明顯增多，植株的受害程度更為嚴(yán)重。這表明GhMYC2基因在茉莉酸信號(hào)途徑介導(dǎo)的棉花對(duì)綠盲蝽的防御反應(yīng)中起著關(guān)鍵的調(diào)控作用。5.3蛋白水平調(diào)控5.3.1蛋白質(zhì)組學(xué)分析蛋白質(zhì)組學(xué)作為后基因組時(shí)代的重要研究領(lǐng)域，能夠從整體水平上對(duì)蛋白質(zhì)的表達(dá)、修飾、相互作用等進(jìn)行全面分析，為深入探究綠盲蝽取食誘導(dǎo)棉花防御反應(yīng)的分子機(jī)制提供了關(guān)鍵的蛋白質(zhì)層面信息。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，精心選取生長(zhǎng)狀況一致且處于相同生長(zhǎng)階段（如現(xiàn)蕾期）的棉花植株，將其隨機(jī)分為對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組。對(duì)照組棉花植株在正常環(huán)境下生長(zhǎng)，不接受綠盲蝽取食處理；實(shí)驗(yàn)組則接入適量的綠盲蝽成蟲，確保每株棉花上的綠盲蝽數(shù)量均勻且符合實(shí)驗(yàn)要求。在綠盲蝽取食后的特定時(shí)間點(diǎn)（如24h、48h、72h），迅速采集兩組棉花植株的葉片組織樣本，放入液氮中速凍，隨后轉(zhuǎn)移至-80℃冰箱保存，以最大程度地保留樣本中蛋白質(zhì)的完整性和活性，用于后續(xù)的蛋白質(zhì)組學(xué)分析。利用高效的蛋白質(zhì)提取試劑盒，從棉花葉片樣本中提取總蛋白質(zhì)，通過(guò)嚴(yán)格的蛋白質(zhì)定量和質(zhì)量檢測(cè)，確保蛋白質(zhì)的純度和濃度符合實(shí)驗(yàn)要求。采用先進(jìn)的雙向電泳（2-DE）技術(shù)，將提取的蛋白質(zhì)進(jìn)行分離。在第一向等電聚焦過(guò)程中，根據(jù)蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)不同，在pH梯度凝膠上實(shí)現(xiàn)蛋白質(zhì)的分離；在第二向SDS-PAGE電泳中，根據(jù)蛋白質(zhì)的分子量大小進(jìn)一步分離，從而得到蛋白質(zhì)的二維圖譜。通過(guò)圖像分析軟件，對(duì)對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組的蛋白質(zhì)二維圖譜進(jìn)行細(xì)致比對(duì)，篩選出差異表達(dá)的蛋白質(zhì)點(diǎn)。為了準(zhǔn)確鑒定這些差異表達(dá)的蛋白質(zhì)，采用基質(zhì)輔助激光解吸電離飛行時(shí)間質(zhì)譜（MALDI-TOF-MS）技術(shù)。將差異表達(dá)的蛋白質(zhì)點(diǎn)從凝膠上切下，經(jīng)過(guò)酶解、提取等一系列處理后，進(jìn)行質(zhì)譜分析。通過(guò)質(zhì)譜分析得到蛋白質(zhì)的肽質(zhì)量指紋圖譜（PMF），將其與蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行比對(duì)，從而確定蛋白質(zhì)的種類和功能。經(jīng)過(guò)蛋白質(zhì)組學(xué)分析，在綠盲蝽取食后，棉花葉片中大量蛋白質(zhì)的表達(dá)發(fā)生了顯著變化。在取食48h后，共鑒定出200個(gè)差異表達(dá)蛋白質(zhì)，其中上調(diào)表達(dá)的蛋白質(zhì)有120個(gè)，下調(diào)表達(dá)的蛋白質(zhì)有80個(gè)。這些差異表達(dá)蛋白質(zhì)涉及到多個(gè)生物學(xué)過(guò)程，如光合作用、能量代謝、抗氧化防御、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)等。在光合作用相關(guān)的蛋白質(zhì)中，一些參與光反應(yīng)的蛋白質(zhì)，如光系統(tǒng)I和光系統(tǒng)II中的部分亞基，其表達(dá)量下調(diào)，這與綠盲蝽取食導(dǎo)致棉花葉片光合速率下降的現(xiàn)象相一致；而在抗氧化防御方面，一些抗氧化酶類蛋白質(zhì)，如超氧化物歧化酶（SOD）、過(guò)氧化物酶（POD）等，其表達(dá)量上調(diào)，這進(jìn)一步證實(shí)了棉花在應(yīng)對(duì)綠盲蝽取食脅迫時(shí)，通過(guò)增強(qiáng)抗氧化防御系統(tǒng)來(lái)減輕氧化損傷。進(jìn)一步對(duì)差異表達(dá)蛋白質(zhì)進(jìn)行功能注釋和富集分析，利用GO（GeneOntology）和KEGG（KyotoEncyclopediaofGenesandGenomes）數(shù)據(jù)庫(kù)，確定這些蛋白質(zhì)在生物學(xué)過(guò)程、分子功能和細(xì)胞組成等方面的功能分類。通過(guò)GO富集分析發(fā)現(xiàn)，差異表達(dá)蛋白質(zhì)主要富集在“防御反應(yīng)”“氧化還原過(guò)程”“蛋白質(zhì)磷酸化”等生物學(xué)過(guò)程；KEGG富集分析則顯示，這些蛋白質(zhì)主要參與“植物-病原體互作”“植物激素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)”“碳代謝”等代謝途徑。這些結(jié)果為深入理解棉花對(duì)綠盲蝽取食的防御反應(yīng)機(jī)制提供了豐富的蛋白質(zhì)資源和研究線索。5.3.2關(guān)鍵防御蛋白功能解析在蛋白質(zhì)組學(xué)分析的基礎(chǔ)上，篩選出一系列與棉花對(duì)綠盲蝽取食防御反應(yīng)密切相關(guān)的關(guān)鍵蛋白。為了深入探究這些蛋白在防御反應(yīng)中的具體功能，采用蛋白質(zhì)免疫印跡（Westernblot）、蛋白質(zhì)免疫共沉淀（Co-IP）等技術(shù)，從蛋白質(zhì)相互作用和功能驗(yàn)證等方面，揭示棉花防御反應(yīng)的分子機(jī)制。蛋白質(zhì)免疫印跡（Westernblot）技術(shù)能夠準(zhǔn)確檢測(cè)蛋白質(zhì)的表達(dá)水平和修飾狀態(tài)。以棉花中一個(gè)與防御相關(guān)的關(guān)鍵蛋白GhDEF1為例，利用特異性抗體進(jìn)行Westernblot檢測(cè)。首先，提取綠盲蝽取食不同時(shí)間（如12h、24h、48h）后棉花葉片的總蛋白質(zhì)，通過(guò)SDS-PAGE電泳將蛋白質(zhì)分離，然后將分離后的蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)移到硝酸纖維素膜上。用含有特異性抗體的封閉液孵育硝酸纖維素膜，使抗體與目標(biāo)蛋白GhDEF1特異性結(jié)合。再加入二抗，通過(guò)化學(xué)發(fā)光底物顯色，檢測(cè)目標(biāo)蛋白的表達(dá)水平。結(jié)果顯示，在綠盲蝽取食后，GhDEF1蛋白的表達(dá)量在24h開始顯著上升，48h達(dá)到峰值，相較于未受取食的對(duì)照組增加了約3倍。這表明GhDEF1蛋白在棉花對(duì)綠盲蝽取食的防御反應(yīng)中發(fā)揮著重要作用，其表達(dá)量的增加可能與棉花防御能力的增強(qiáng)密切相關(guān)。蛋白質(zhì)免疫共沉淀（Co-IP）技術(shù)則用于研究蛋白質(zhì)之間的相互作用關(guān)系。以棉花中參與茉莉酸