两种麦蚜取食诱导小麦抗性品种后对后来取食蚜生物学特性的影响

刺吸式昆虫在刺吸作物韧皮部取食后会影响作物的正常生长发育,随着作物抗性及昆虫种类的不同,作物反过来也会对昆虫造成或正或反的影响,然而一种刺吸式昆虫取食后对后来者有什么样的影响目前尚不确定。本研究通过严谨的实验方法,即选定3个不同国家的小麦抗性品种98-10-30、Amigo和Batis,在所有条件严格统一的人工智能控制温室内,通过各处理在同一植株上先后不同的接蚜方式,分别测定了麦二叉蚜Schizaphis graminum (Rondani)和麦长管蚜Sitobion avenae Fab.在前期被蚜虫危害的抗虫品种98-10-30、Amigo和Batis上的发育历期、体重差及相对日均体重增长率(mean relative growth rate MRGR)等生物学参数。结果表明：品种不同,蚜虫在不同处理条件下取食作物时受到的影响也不同,即在品种98-10-30上,通过与前期不接虫的对照及前期接不同麦蚜的相关处理比较,麦长管蚜对后期取食的麦二叉蚜(MRGR=0.0974±0.0071)具有抑制作用,而麦二叉蚜对后期取食的麦长管蚜(MRGR=0.1614±0.0048)却有促进作用;在品种Amigo上,前期麦蚜的危害对麦长管蚜的取食具有促进作用,而在品种Batis上前期危害对麦二叉蚜的取食具有促进作用。同时明确了3个品种对两种蚜虫的抗性状况,即在前期无蚜虫危害时,品种98-10-30和Batis对两种麦蚜的抗性相当;在前期有麦蚜危害时,品种98-10-30对麦二叉蚜的抗性较好,而品种Batis对麦长管蚜的抗性较好;品种Amigo无论在任何处理下均对麦二叉蚜的抗性较好。     

基于模糊识别和刺探电位技术鉴定小麦种质资源抗蚜性

利用田间抗蚜性鉴定模糊识别技术,结合室内刺探电位(EPG)植物抗性鉴定技术,比较分析了不同遗传背景的小麦种质资源的抗蚜性,为筛选新型小麦抗蚜种质材料提供依据。2年田间抗蚜性鉴定结果表明: 小偃麦多表现为中抗或低抗,而小黑麦多为中感或低感。选取抗性性状稳定且抗性级别不同的小偃麦21(中抗)、小偃麦22(低抗)、小黑麦31(中感)和小黑麦32(低感)进行麦长管蚜取食行为分析。对非刺探波(Np)、刺探波(P)、电势落差(Pd)、水溶性唾液分泌波(E1)、韧皮部取食波(E2)、细胞机械阻碍波(F)和木质部取食波(G)等基本波形的分析显示,麦长管蚜在小偃麦上首次开始刺探的时间显著长于小黑麦,且在小偃麦上的E1波的持续时间显著大于小黑麦;麦长管蚜在小偃麦21上的F波和小偃麦22上Np波的持续时间最长,在小黑麦31上的P波和小黑麦32上的G波的持续时间最长。以E1、F和Np波的持续时间为指标,基于刺探电位的小麦种质资源抗性水平鉴定结果与田间鉴定结果基本一致。因此,使用EPG技术筛选抗蚜小麦材料时,建议采用E1、F和Np波作为评价小麦抗性水平的指标。小偃麦21、22对麦长管蚜的抗性水平较高,可作为小麦抗蚜育种的种质材料。     

同紫外（UV\|B）辐射时间对两种体色型麦长管蚜后代生物学特征的影响

研究紫外（UV\|B）辐射对红和绿体色型麦长管蚜的生物学特征的影响,探求紫外辐射在蚜虫种下体色分化及遗传中的作用。采用两种不同体色型的麦长管蚜\[Sitobion avenae (Fab.)\]成蚜经过30W紫外线（UV\|B）照射不同时间后,单头饲养在不同小麦品种上,分别测定了各处理F2代麦长管蚜的发育历期、体重差及相对日均体重增长率等生物学参数。结果表明：在1h紫外辐射处理后,在德国品种Astron上,红色型F2代麦长管蚜的生长发育显著加快,而绿色型无显著变化;而在中国品种小偃-22上,两种体色型F2代麦长管蚜均无显著变化;在8h紫外辐射处理后,在两种小麦品种上,两种体色型F2代麦长管蚜的生长发育均显著延缓,且绿色型延缓比例均比红色型大。说明紫外辐射对两种体色型的麦长管蚜生长发育的影响均能遗传到F2代,在Astron 小麦品种上,短时间紫外辐射能够促进红色型麦长管蚜的生长发育;在小偃22和Astron小麦品种上,长时间紫外辐射均能抑制两种体色型麦长管蚜的生长发育,且绿色型比红色型敏感。表明紫外辐射在蚜虫体色遗传中起着重要作用。     

小麦品种对麦长管蚜抗性的模糊综合决策

应用50个小麦品种对麦长管蚜抗性鉴定指标值进行模糊统计回归分析,提出了品种自然感蚜量、蚜虫在品种上的累积存活率、平均发育历期、产仔率、内禀增长率(r_m)及品种耐害性等抗性指标的模糊隶属函数,建立了品种抗性的模糊综合决策模型。对10个品种的抗蚜性综合决策结果表明,陕167的综合抗蚜性最强,83(37)65、(87)113、82246次之,小偃6号最差。同时,综合型决策模型的决策结果最优,精度高,保留较多信息。     

不同紫外(UV-B)辐射时间对两种体色型麦长管蚜后代生物学特征的影响

研究紫外(UV-B)辐射对红和绿体色型麦长管蚜的生物学特征的影响,探求紫外辐射在蚜虫种下体色分化及遗传中的作用。采用两种不同体色型的麦长管蚜[Sitobion avenae(Fab.)]成蚜经过30W紫外线(UV-B)照射不同时间后,单头饲养在不同小麦品种上,分别测定了各处理F2代麦长管蚜的发育历期、体重差及相对日均体重增长率等生物学参数。结果表明:在1h紫外辐射处理后,在德国品种Astron上,红色型F2代麦长管蚜的生长发育显著加快,而绿色型无显著变化;而在中国品种小偃-22上,两种体色型F2代麦长管蚜均无显著变化;在8h紫外辐射处理后,在两种小麦品种上,两种体色型F2代麦长管蚜的生长发育均显著延缓,且绿色型延缓比例均比红色型大。说明紫外辐射对两种体色型的麦长管蚜生长发育的影响均能遗传到F2代,在Astron小麦品种上,短时间紫外辐射能够促进红色型麦长管蚜的生长发育;在小偃22和Astron小麦品种上,长时间紫外辐射均能抑制两种体色型麦长管蚜的生长发育,且绿色型比红色型敏感。表明紫外辐射在蚜虫体色遗传中起着重要作用。     

不同小麦品种对麦长管蚜的抗性

在大田对18个品种98-10-34、PI-矮、千斤早、XZ1三代、AmigoF3、98-10-30、98-10-35、Tm44、98-10-9、Amigo、XZ13三代、98-10-32、AmigoF2、AmigoF4、PI-高、XZ13母本、陕229及Largo进行耐害性测定,对小麦的感蚜量做了系统调查,分别分析各品种耐害补偿功能及自然感蚜特征之间的关系。结果显示:品种Tm44、AmigoF3、Amigo、AmigoF2、AmigoF4和98-10-9虽然自然感蚜率比较高,但与同类相比减产率却不高;品种Largo、98-10-32、陕229、98-10-35、XZ13母本、PI-高和XZ1三代自然感蚜率比较低,而且其减产率也相对较低;品种PI-矮不仅自然感蚜率高,减产率也排名第二;98-10-34为明显感虫品种,还有98-10-30、XZ13三代和千斤早因为虽然感蚜率最小,但减产率相对较高,所以也是感虫品种。采用室内网罩饲养实验系统研究4个小麦品种陕229、98-10-9、Tm44和largo对麦长管蚜Macrosiphum avenae(Fabricius)生命周期及生殖情况等的影响,同时通过组建不用品种上麦长管蚜繁殖特征生命表,从量的角度揭示小麦品种抗性与麦长管蚜增长之间的关系。结果表明:不同小麦品种对麦长管蚜的存活率,发育历期和净增值率的影响明显不同,品种间抗蚜性存在显著差异。     

紫外辐射对两种体色型麦长管蚜生物学特征的影响

紫外辐射对蚜虫产生了强烈的选择压力,可导致蚜虫种下遗传分化,而紫外辐射对蚜虫种下体色分化的影响尚不清楚.本研究选定两种不同体色型的麦长管蚜初生若蚜经过30 W紫外线（UVB波）照射5 d,每天30 min,在不同温度（15 ℃、20 ℃和25 ℃）和不同小麦品种（小偃-22、Astron）条件下,通过在人工智能控制温室内单头饲养,分别测定了各处理麦长管蚜的发育历期、体质量差及相对日均体质量增长率等生物学参数.结果表明：在品种小偃-22上,温度较低时,紫外辐射显著延缓了绿色型麦长管蚜生长,而温度较高时,紫外辐射显著延缓了红色型麦长管蚜生长;在品种Astron上,温度较低时,紫外辐射显著延缓了绿色型麦长管蚜生长,而温度较高时,紫外辐射对两种体色型麦长管蚜生长均无显著影响.说明两种体色型蚜虫对紫外胁迫的反应不同,且紫外胁迫对麦长管蚜的影响与温度和小麦品种有关.     

小麦品种抗性对麦长管蚜种群增长的影响

本研究采用室内、外结合的方法,分苗期和拔节期,对大田抗蚜性鉴定中表现不同的10个小麦品种的抗性对麦长管蚜种群增长的影响进行了研究。研究结果显示,品种抗性对麦长管蚜的存活率、发育进度、繁殖力有一致的抑制作用;品种间抗蚜性存在显著差异。同时通过组建不同品种上麦长管蚜繁殖特征生命表,从量的角度揭示了小麦品种抗性与麦长管蚜种群增长之间的关系。     

五个不同抗病品种小麦对麦长管蚜生长发育的影响

【目的】麦长管蚜Sitobion avenae (Fabricius)是我国麦区常发性的一种害虫,其寄主范围广、繁殖力强,适应机制多样,每年都对我国的小麦产量造成重大损失。【方法】为选育优良抗性品种小麦,比较不同品种小麦对麦长管蚜生长发育的影响,本实验在室内选取了5种抗蚜性未知的不同小麦品种,观察并统计麦长管蚜在不同品种小麦上的发育历期及成蚜体重和繁殖力。【结果】不同品种小麦对麦长管蚜若蚜的生长发育影响不同,其中,用绵阳31号饲养的麦长管蚜若蚜平均发育历期最长为180.86 h,用棉农4号饲养的若蚜平均发育历期最短172.92h,且差异显著。川麦55号上的麦长管蚜的成虫平均发育历期最高为20.93 d,棉麦1403上的麦长管蚜的成虫平均发育历期最低为15.57 d,差异显著。棉农4号上的麦长管蚜成蚜平均体重最大为0.70 mg,荣麦4号上的成蚜平均体重最小为0.50 mg,其余3个处理间差异不显著。川麦55号上的麦长管蚜的平均产蚜量最高为23.1只,显著高于其他4个处理,而其余4个品种小麦上的麦长管蚜繁殖力差异不显著。【结论】麦长管蚜取食棉农4号后缩短了其若蚜的发育历期,其种群增长速率可能加快从而加重对小麦的危害;而取食绵阳31号的若蚜发育历期延长,种群增长延缓,为害减弱。就繁殖力和成虫发育历期来说,麦长管蚜在川麦55的适合度更高,为害更重。     

禾谷缢管蚜在三个小麦品种上取食行为的EPG比较

应用刺探电位图谱（EPG）技术对禾谷缢管蚜Rhopalosiphum padi在不同小麦品种(Ww2730、小偃22和Batis)苗期的取食行为进行了比较研究。结果表明：在小偃22上蚜虫开始取食的第1次刺探时间最晚,且持续时间最短;在Ww2730上取食受到机械阻力的个体最多,且出现F波的几率和持续时间最长;两品种上蚜虫在木质部主动摄取汁液（G波）花费的时间最长。 在Batis上,蚜虫口针第1次到达韧皮部时需要分泌较多水溶性唾液(E1波),但随后只需分泌较少的水溶性唾液就可以成功取食,而且被动吸食韧皮部汁液的时间（E2波）最长。蚜虫口针在到达小偃22韧皮部取食之前,出现多次的口针试探、回撤,并且多次、多量分泌水溶性唾液（E1波）;虽然蚜虫在小偃22上口针最先到达韧皮部,但被动吸食韧皮部汁液的时间（E2波）最短。由此得出结论：小偃22表皮部、韧皮部存在阻碍禾谷缢管蚜取食的物理和生化因素; 禾谷缢管蚜在Ww2730取食遇到更多的是细胞间机械阻力; Batis是较感蚜的品种。     

Discovery of English grain aphid (Hemiptera: Aphididae) biotypes in China

The English grain aphid, Sitobion avenae (F.) (Hemiptera: Aphididae), is an important pest insect of wheat, Triticum aestivum (L.), in China. Grain aphid biotypes are necessary to breed aphid-resistant wheat varieties; however, none have currently been identified. Here, we describe a method to identify grain aphid biotypes and survey the aphid biotype variation in the wheat growth area of China. Clones of S. avenae were collected from 11 locations in China and used to establish culture populations. These populations were then used to assess the resistance of 12 wheat varieties. Based on resistance responses, seven differential hosts were selected to identify the biotype of S. avenae: Amigo, 'Fengchan No. 3', Zhong 4 wumang, JP1, L1, 885479-2, and 'Xiaobaidongmai'. S. avenae was ultimately classified into five biotypes: EGA I, EGA II, EGA III, EGA IV, and EGA V. These methods provide a mechanism to detect the variation and evolution of grain aphids in different wheat-growing locations and also allow for selection of appropriate aphid-resistant germplasm for wheat breeding of commercial wheat cultivars.     

主要抗蚜小麦品种(系)的抗性类型及其生化抗性机制

通过对10个抗麦蚜品种(系)室内苗期生命参数、抗性类型和抗蚜次生物质的研究,明确了不同抗性级别的品种对麦蚜种群控制力及部分生化抗蚜机制。实验结果表明,参试的抗蚜品种(系)中30%左右为不选择性：表现为爬行频繁,定殖率低,但是定殖个体生长发育良好;70%为抗生性;表现为使麦长管蚜Sitobion avenae(F.)和禾谷缢管蚜只Rhopalosiphum padi(L.)的发育历期分别延长2.1%～28.2%和3.7%～13.9%,若蚜死亡率增加1.0～3.6倍和1.0～2.25倍,平均寿命缩短10.2%～96.5%和37.5～97,1%,繁殖力下降3.4%～72.8%和25%～97.2%。苗期生化测定结果表明：不同抗源的单宁和总酚含量明显高于感蚜品种,其总酚含量与抗麦长管蚜级别呈显著负相关,以抗生性为主的品种其总酚含量亦与麦长管蚜的内禀增长力(r_m)呈显著负相关(P<0.05),表明总酚是小麦抗长管蚜的关键因子之一,而与禾谷缢管蚜抗性水平无关;单宁含量与麦蚜抗性关系不密切。     

Costs and benefits of hydroxamic acids-related resistance in winter wheat against the bird cherry-oat aphid, Rhopalosiphum padi L.

Estimations of infestation by the bird cherry-oat aphid (Rhopalosiphum padi) as well as measurements of grain yield in 26 Hungarian winter wheat cultivars under field conditions were correlated with the concentration of hydroxamic acids (Hx) in seedlings of those cultivars. The significant inverse relationship between infestation ratings and Hx levels in wheat showed that Hx, despite their decreased accumulation at later plant phenological stages, may be able to confer resistance against aphid infestation in the field. Since no significant relationship was found between grain yield and Hx levels in plants it is suggested that Hx accumulation does not impose a cost to the plant in terms of yield. These findings support earlier claims stressing the potential of Hx as breeding targets for aphid resistance in wheat.     

不同小麦品种对低温胁迫的反应及抗冻性评价

以济麦19、济麦21、济南17等15个冬小麦品种为材料,对其在低温胁迫条件下功能叶和叶鞘超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化物酶(POD)活性、过氧化氢酶(CAT)活性、丙二醛(MDA)含量与可溶性蛋白含量等生理指标进行测定,以功能叶各项指标的抗冻系数作为衡量抗冻性的指标,利用主成分分析、聚类分析对其抗冻性进行综合评价。低温胁迫条件下,不同冬小麦品种起身拔节期功能叶和叶鞘中SOD活性、POD活性和CAT活性均不同程度地上升,MDA含量和可溶性蛋白含量均下降。通过主成分分析和聚类分析,将15个冬小麦品种划分为3类:济麦19、山农8355属强抗冻类型;山农664、泰山9818、济麦21、济麦22、烟农24、烟农19、烟农21、汶农6号、鲁麦21、济南17属中度抗冻类型;其余3个品种(泰山23、聊麦18、临麦2号)属弱抗冻类型。     

Reproduction and development of Russian wheat aphid biotype 2 on crested wheatgrass, intermediate wheatgrass, and susceptible and resistant wheat

The Russian wheat aphid, Diuraphis noxia (Kurdjumov), is an economically important pest of small grains. Since its introduction into North America in 2003, Russian wheat aphid Biotype 2 has been found to be virulent to all commercially available winter wheat, Triticum aestivum L., cultivars. Our goal was to examine differences in Russian wheat aphid reproduction and development on a variety of plant hosts to gain information about 1) potential alternate host refuges, 2) selective host pressures on Russian wheat aphid genetic variation, and 3) general population dynamics of Russian wheat aphid Biotype 2. We studied host quality of two wheatgrasses (crested wheatgrass, Agropyron cristatum [L.] Gaertn., and intermediate wheatgrass, Agropyron intermedium [Host] Beauvoir) and two types of winter wheat (T. aestivum, one Biotype 2 susceptible wheat, 'Custer' and one biotype 2 resistant wheat, STARS02RWA2414-11). The susceptible wheat had the highest intrinsic rate of increase, greatest longevity and greatest fecundity of the four host studied. Crested wheatgrass and the resistant wheat showed similar growth rates. Intermediate wheatgrass had the lowest intrinsic rate of increase and lowest fecundity of all tested hosts.     

菊属与蒿属植物苗期抗蚜虫性鉴定

为发掘对蚜虫有抗性的菊花近缘种属植物,对11份菊属及蒿属植物苗期进行了田间和室内抗蚜虫性鉴定。结果发现:在田间鉴定条件下,随着平均蚜害指数(I*)值的升高,蚜虫抗性等级逐渐降低,其中:黄金艾蒿、黄蒿、香蒿的I*值为0.00,属于免疫性;牡蒿的I*值为0.13,属于高抗性;大岛野路菊的I*值为0.25,属于抗性;异色菊的I*值为0.37,属于中抗性;那贺川野菊、龙脑菊的I*值为0.51—0.75,属于感性;泡黄金菊、紫花野菊、菊花脑的I*值>0.75,属于高感性;在室内鉴定条件下,不同材料对蚜虫的抗性表现出很大差异,根据繁殖倍率的不同,11份材料分为5个抗性等级,其中黄金艾蒿、牡蒿、黄蒿、香蒿繁殖倍率为0.00,属于极高抗性;大岛野路菊繁殖倍率为5.86,属于中抗性;异色菊、那贺川野菊、龙脑菊繁殖倍率为7—10,属于低抗性;泡黄金菊、紫花野菊、菊花脑繁殖倍率>10,属于无抗性。综合分析表明:田间鉴定与室内鉴定结果基本一致,其中黄金艾蒿、黄蒿等8份材料田间和室内鉴定结果无差别;牡蒿田间鉴定表现为高抗性,而室内鉴定表现为极高抗性;大岛野路菊田间鉴定表现为抗性,而室内鉴定表现为中抗性;异色菊田间鉴定表现为中抗性,而室内鉴定表现为低抗性。黄金艾蒿、黄蒿、牡蒿、香蒿、大岛野路菊对蚜虫表现良好抗性,可用于栽培菊花抗蚜性遗传改良。     

Effects of maternal diet on offspring fitness in the bird cherry‐oat aphid

1. Maternal and offspring diet effects on life‐history traits of the bird cherry‐oat aphid Rhopalosiphum padi were tested on three wheat varieties. Using nine reciprocal combinations of wheat varieties, the effects of previous experience (maternal diet effect) on the aphid's response to resistant and susceptible varieties (offspring diet effect) were tested. Batis was susceptible, and Xiaoyan22 and Ww2730 were both resistant, but with different mechanisms. 2. Aphids produced the most alatae in the treatments with the most resistant maternal diet variety Xiaoyan22. The fecundity (F) and intrinsic rate of increase (r_m) of these alatae were at their greatest in the most resistant offspring diet variety, but these traits were not influenced in the apterae. 3. There were significant interactions in the alatae production and apterae life‐history traits, such as r_m, development time, weight gain, and mean relative growth rate, between the maternal and offspring diet varieties. The interactions in apterae responses between varieties, some of which were reciprocal, indicated phenotypic plasticity in these parthenogenetic aphids. 4. Rhopalosiphum padi produced more alatae on the most resistant variety; the alatae would disperse and were more fecund. The growth responses of the apterae showed phenotypic plasticity to the different combinations of maternal and offspring diet varieties. The phenotypic plasticity would allow R. padi to better utilise the variable environments represented by the small wheat plots of different varieties in China.