大豆胞囊线虫(Heterodera glycines,Soybean Cyst Nematode,SCN)是全球大豆生产中危害最严重的病害之一,每年给大豆生产造成数十亿美元的经济损失。防治大豆胞囊线虫已成为研究工作的重点。随着基因工程技术的不断发展,其中筛选抗性基因并培育抗病品种对于大豆胞囊线虫的防治及提高大豆产量尤为重要。查尔酮合成酶(CHS)是异黄酮形成途径中的关键位点。异黄酮作为植保素,在植物中无论是生物因素、非生物因素的胁迫,都发挥着重要抗逆作用。本试验利用抗病品种灰皮支黑豆和感病品种Williams82,在大豆胞囊线虫3号生理小种(SCN3)胁迫后不同时期检测CHS5、CHS7、CHS8、CHS9四个基因的表达,并测定出下游产物异黄酮成分中的大豆苷元(Danizen)和黄豆黄素(Glycintein)的含量。研究查尔酮合成酶基因在大豆胞囊线虫胁迫下抗、感大豆品种中的作用,为进一步揭示抗病品种抗大豆胞囊线虫的分子机制奠定理论依据。主要结果如下:1.生物信息学分析可知CHS7、CHS8由389个氨基酸组成,CHS5、CHS9由388个氨基酸组成。CHS5、CHS7、CHS8、CHS9均为稳定性蛋白。亲疏水性预测CHS7、CHS8基因具有亲水性,CHS5、CHS9具有疏水性。DNAMAN分析发现大豆中CHS蛋白一级结构基本一致,CHS在大豆品种中较保守。CHS5、CHS7、CHS8、CHS9的结构分析表明,无规则卷曲(Random coil)所占比例最多,螺旋(Alpha helix)次之,延伸(Extended strand)所占的比例最少。亚细胞定位预测CHS8蛋白定位在真核生物的细胞质和叶绿体中,CHS5、CHS7、CHS9蛋白均位于真核生物的细胞质中。2.酸性品红染色发现,SCN3在抗、感病大豆品种中侵染数量不同,感病品种中线虫数量明显多于抗病品种,说明抗病品种存在某种机制可以抵抗线虫侵染。3.qRT-PCR检测SCN3胁迫下的Williams82和灰皮支黑豆CHS5、CHS7、CHS8、CHS9基因的表达。结果表明,灰皮支黑豆的CHS基因相对表达量均明显高于Williams82。在抗病品种灰皮支黑豆中,在5dpi(days post inoculation,dpi)时4个CHS基因均出现上调表达:CHS5上调表达4.54倍,CHS7上调表达1.99倍CHS8上调表达2.44倍,CHS9上调表达3.57倍。4.通过蛋白质互作分析发现,4CL(4-香豆酸酯-CoA连接酶)与CHS的共表达推测苯丙烷代谢同黄酮生物合成高度关联。在互作网络中CHS-CHI-F3H-DFR的共表达推测黄酮物质作为相关代谢物可能与线虫侵染、定殖相关。与灰皮支黑豆转录组分析比对得出:CHS7与CHS8在线虫定殖与发育期(5dpi和10dpi)上调表达,下游中CHI2A与CHI4A在发育与性别分化期(10dpi和15dpi)上调表达。5.高效液相色谱(HPLC)检测SCN3胁迫下Williams82和灰皮支黑豆的异黄酮含量。结果表明,在六种异黄酮标准品种,只检测出大豆苷元和黄豆黄素。大豆苷元和黄豆黄素在灰皮支黑豆中SCN3胁迫后1dpi即检测到并大量表达。同时,1dpi-3dpi均比Wiliams82含量高。因此,初步推测抗病品种灰皮支黑豆在受到大豆胞囊线虫胁迫后,能快速产生应激效应,在大豆抗大豆胞囊线虫过程中起到抗性作用。