三种稻飞虱翅型分化的遗传分析

为了明确褐飞虱Nilaparvata lugens、 白背飞虱Sogatella furcifera和灰飞虱Laodelphax striatellus 3种稻飞虱翅型分化的遗传规律与差异, 采用翅型筛选与杂交遗传的实验方法, 研究了3种飞虱在秧苗期水稻上的翅型选择响应与杂交遗传规律。结果表明： 3种稻飞虱的翅型具有较强的选择响应, 并且长翅型纯系在白背飞虱中最易筛选得到, 灰飞虱的次之, 而褐飞虱的最难。3种稻飞虱的长翅(M)雄虫与短翅(B)雌虫配对(M♂×B♀)筛选3~5代后, 95%~100%的雄虫和雌虫分别稳定为长翅型和短翅型。筛选和杂交实验结果表明, 褐飞虱的翅型决定基本符合常染色体上的一对等位基因调控的从性性状遗传规律, 雄虫中长翅为显性, 而雌虫中短翅为显性。翅型的表型还受除基因型外的其他条件的影响, 利用长翅雄虫与长翅雌虫后代中出现的极少数的短翅雄虫与短翅雌虫进行配对, 其后代中各翅型出现的比率与长翅雌虫和长翅雄虫配对的无显著差异; 同样, 在短翅雄虫与短翅雌虫配对的后代中也有相同的结果。白背飞虱和灰飞虱在该筛选条件下很少有短翅雄虫出现, 两者翅型的遗传调控较为相似, 可用由两对等位基因控制的性状来解释筛选和杂交实验的结果, 其中一对等位基因位于性染色体上, 调控雄性的翅型, 且长翅为显性; 另一对位于常染色体上, 调控雌性的翅型, 且短翅为显性。据此认为, 3种飞虱翅型决定基因的显隐性在不同性别间的差异, 以及翅表型与基因型的不一致性, 是稻飞虱种群在不同条件下均可灵活调控翅型的重要遗传机制。     

褐飞虱成虫翅型分化研究

褐飞虱 Nilaparvata lugens(Sta°l)是我国和东南亚各国水稻上的重要害虫。这种害虫成虫期具有明显的翅二型现象 ,长翅型能做远距离迁移 ,追踪寄主植物质量变化 ,逃避恶劣环境 ;而短翅型能充分利用当地资源而居留繁殖 ,扩大种群。长、短翅型随着环境因子的变化而相互交替发生 ,以适应环境条件 ,籍以不断维持种群的繁衍。经多年实践证明 ,长翅型的出现和大发生 ,表明虫源有迁入或迁出现象 ;而短翅型数量的激增 ,则表明大发生的到来。因此 ,及时准确地预测预报成虫长短翅型的发生动态对于褐飞虱虫源分析、爆发危害及有效防治具有特别重要的意…     

褐飞虱体内保幼激素滴度变化及其与翅型分化的关系

用高压液相色谱及放射化学法,分别测定了褐飞虱Nilaparvata lugens 1～5龄若虫体内的保幼激素滴度与保幼激素酯酶活性变化,并用保幼激素类似物(ZR-515)进行体表点滴加以验证。结果表明,褐飞虱雌、雄4龄若虫期及雄虫的5龄若虫初期,短、长翅型间体内保幼激素滴度差异明显,可以认为该阶段是其翅型分化的关键时期。     

褐飞虱五龄若虫翅芽长度与成虫翅型关系的研究

褐飞虱饲养于不同水稻品种、不同生育期以及不同种群密度条件下,5龄若虫翅芽长度与成虫翅型具有稳定的相关性：翅芽长于1．10mm羽化后为长翅型雌虫,介于0．96～1．09mm之间为长翅型雄虫或短翅型雌虫,小于0．95mm为短翅型雄虫。根据5龄若虫翅芽长度结合外生殖器特征,编制了成虫翅型检索表。由此,可在5龄若虫期预测成虫的翅型和种群盛衰的趋势。     

稻褐飞虱成虫的翅二型现象

通过比较褐飞虱长、短翅型成虫的主要生物学和生态学特性,概述了影响翅型分化的外界环境因子和内在的遗传、生理基础,讨论了翅型分化的进化意义。     

褐飞虱翅型分化的组织学研究

利用石蜡切片的方法,观察并比较了褐飞虱Nilaparvata lugens (Stal)长翅型和短翅型纯系各龄若虫及成虫的翅芽和间接飞行肌的发育情况。发现在4龄的第8h以后间接飞行肌就开始分化,长翅型若虫的间接飞行肌正常发育而短翅型若虫间接飞行肌的发育则被抑制。在5龄初始时方可明显观察到翅芽分化,短翅型若虫前翅芽细胞增殖速度明显慢于长翅型,并且其后翅芽停止发育。本文还比较了长翅型雌、雄性个体之间间接飞行肌的发育情况。     

水稻抗稻飞虱基因遗传与定位研究进展

褐飞虱(Nilaparvata lugens St(a)l)、白背飞虱(Sogatella furcifera Horvath)和灰飞虱(Laodelphax striatellus Fallén)是水稻生产上的重要害虫,给我国水稻生产造成了严重的经济损失.培育和利用抗虫品种是防治稻飞虱经济有效的措施.抗性遗传和抗性基因研究是进行抗虫育种的基础.目前,有关水稻抗褐飞虱基因的遗传与定位研究取得了较大进展,包括21个主基因、50余个QTLs和许多褐飞虱抗性相关基因被发掘、定位与克隆,而白背飞虱和灰飞虱抗性基因尚有待进一步发掘和鉴定.此外,今后应加强稻飞虱抗性基因在生产上的应用.     

褐飞虱翊型分化遗传规律的研究

以褐飞虱Nilaparvata lugens (Stal)长翅型(macroptery,简称M)、短翅型(brachyptery,简称B)的遗传纯系为实验材料,进行亲本、稻株生育期、虫口密度三因子交互实验。结果表明：(1)在环境条件(指稻株生育期、虫口密度等)一致时,B♀×B♂、B♀×M♂、M♀×B♂、M♀×M♂四种亲本组合的F1代短翅型成虫百分率分别为：98%、92%、64%、29%,各亲本组合间差异极显著;(2)亲本相同时,将F1代褐飞虱初孵若虫多头词养(多于l0头/株)在黄熟期稻株上,其长翅型雌、雄成虫百分数均高于灌浆期稻株上;(3)单头饲养实验中发现,不论亲本组合、稻株生育期如何,雌虫绝大多数分化为短翅型,而雄虫则几乎全为长翅型。这表明褐飞虱的翅型分化遗传由一个受多种因子影响的调控体系决定,且调控作用与性别有关。     

褐飞虱的迁人和翅型分化规律的研究

褐飞虱Nilaparvata lugens(Stal)属迁飞性水稻害虫,其成虫有短翅和长翅两种翅型。 褐飞虱迁入雌虫均未经过交配,其短翅型由一对显性等位基因控制。翅型分化同时受到遗传和内分泌系统的协调控制,外界条件如密度和寄主等因子通过内分泌系统来影响翅型的分化。褐飞虱翅型分化的敏感龄期雌虫为1～3龄,而雄虫为1-5龄;不同若虫蜜度处理对褐飞虱成虫的前翅形成有一定的影响。分蘖期水稻饲养的褐飞虱短翅型比例明显高于孕穗期水稻饲养的褐飞虱。不同密度下各生物型间的翅型分化差异不显著。迁入地的浙江各种群属温带型,其雌虫短翅率低且与密度呈显著负相关;菲律宾热带种群雌虫在不同密度下均为短翅型,而雄虫的短翅率随密度增加而上升。广西种群接近热带型,其雌虫短翅率高但不随密度而变化。试验各种群的雄虫在中等密度甚至高密度时其短翅率出现最高。     

三种稻飞虱成虫体内酵母类共生菌的形态差异

试验采用冷冻切片技术结合显微摄像系统观察法研究了酵母类共生菌在3种稻飞虱成虫体内的存在状态、形态特性以及种类和组成.光学显微镜观察证实,3种稻飞虱成虫的头部和胸部均未观察到共生菌,在其腹部脂肪体中有大量酵母类共生菌,且以出芽进行无性繁殖,并伴有菌胞的出现.3种稻飞虱成虫体内共生菌的形态和组成明显不同.其中,褐飞虱体内的共生菌个体较大,以梭形、杆状和卵形为主,分别占共生菌总数的30.7%、53.5%和15.1%;灰飞虱和白背飞虱体内的共生菌个体较小,以卵形为主,分别占共生菌总数的93.4%和94.7%.此外,褐飞虱成虫体内的各类共生菌都显著大于灰飞虱和白背飞虱成虫体内的同种类型个体,且灰飞虱和白背飞虱体内的同种共生菌个体大小之间也存在一定差异.     

三种稻飞虱在恒定高温胁迫下的生态表现

对揭飞虱、白背飞虱、灰飞虱等3种稻飞虱的不同虫态在38℃恒温下,暴露不同时间后的生存率进行了研究。结果表明,随高温处理时间的延长．卵孵化率明显下降,卵历期延长。褐飞虱、白背飞虱卵在38℃恒温下暴露12h后．卵孵化率比对照分别低34%和45%;暴露24h后,两种稻飞虱的卵孵化率均比对照低25％;致死中时值LT50分别为11h和10h。3种稻飞虱8日龄若虫及羽化后3天的雌雄成虫的生存率,随处理时间的延长而呈显著下降趋势,褐飞虱、自背飞虱和灰飞虱若虫的致死中时值LT50依次为15．6h、17．8h和25．9h,长翅型雌成虫依次为34．7h、17．1h和43．2h．长翅型雄成虫依次为28．9h、23．2h和54．5h。另外,高温处理过的若虫,其羽化出成虫的体重明显下降,在高温下暴露30h后,白背飞虱长趣型雌成虫的体重比对照低32％,褐飞虱短翅型雌成虫低50％;高温处理后存活的白背飞虱雌成虫产出的卵块较小,总产卵量也明显下降。     

三种稻飞虱在高温变温下的生态表现

在大型人工气候箱内模拟自然高温变温(27℃-38℃)下研究褐飞虱、白背飞虱、灰飞虱等3种稻飞虱种群的表现,并以恒温28．3℃为对照。发现3种稻飞虱的卵孵化率在变温下暴露5天,10天后,除白背飞虱卵孵化率在10天处理下比对照下降30％外,其他几种处理均和对照无显著差异;从发育历期来看,各虫种卵的发育速率随变温处理时间的延长而加快;3种稻飞虱若虫在变温处理5天后,褐飞虱,白背飞虱和灰飞虱的生存率依次为20％,30％和55%,明显低于对照;变温处理10天后,白背飞虱无一个体生存;褐飞虱比对照低75％．灰飞虱低50％;褐飞虱和白背飞虱雌成虫寿命明显比对照短;灰飞虱雌成虫的产卵量各处理间无显著差异,但白背飞虱和褐飞虱的产卵量在变温处理8天后,仅为对照的40％和80％,变温处理15天后,分别为对照的15％和54％。     

沃尔巴克氏体在中国三种稻飞虱中的感染

用PCR方法检测了采集于不同地域稻田的3种稻飞虱共生菌沃尔巴克氏体(Wolbachia)的感染,发现灰飞虱Laodelphax striatellus、褐飞虱Nilaparvata lugens、白背飞虱Sogatella furcifera为沃尔巴克氏体所感染。克隆了编码沃尔巴克氏体外膜蛋白质的wsp基因并进行了序列测定。对wsp的RFLP分析证实了这些飞虱为单一沃尔巴克氏体感染。研究了灰飞虱中沃尔巴克氏体所诱导的胞质不相容性及其在不同地域灰飞虱中的分布。还发现能寄生于上述3种飞虱的稻虱红螯蜂也受同种沃尔巴克氏体感染。沃尔巴克氏体可能通过这种寄生蜂在不同昆虫间横向传播。     

基于rDNA ITS1和ITS2序列的褐飞虱、白背飞虱和灰飞虱的分子鉴定

本研究测定了褐飞虱Nilaparvata lugens、白背飞虱Sogatella furcifera和灰飞虱Laodelphax striatellus的rDNA ITS1和ITS2的序列, 以探讨这3种稻飞虱的分子鉴定方法。3种飞虱的ITS1和ITS2侧翼区（18S, 5.8S和28S）序列相对稳定, 但ITS1和ITS2序列在3种飞虱中变异较大。 ITS1在所分析的438个位点中可变位点达294个, ITS2在分析的403个位点中可变位点为177个。根据3种飞虱rDNA的ITS1和ITS2序列设计了特异性引物, 应用特异性引物对样品进行了PCR扩增, 分析发现3种飞虱ITS1区的特异性引物扩增效果不理想, 而ITS2区的特异性引物可以稳定地扩增出明显的目的DNA条带. 因此, 采用ITS2区的特异性引物可以对3种飞虱进行快速的分子鉴定。     

白背飞虱、灰飞虱mariner转座子的初步研究

根据毛里塔尼亚果蝇Drosophila mauritania的mariner转座子序列设计简并引物,以白背飞虱Sogatella furcifera和灰飞虱Laodelphax striatellus基因组DNA为模板,通过PCR反应扩增出了约500 bp的条带,经回收、克隆、测序,获得其核苷酸序列,与毛里塔尼亚果蝇mariner序列相比,核苷酸同源性均为71.3%,氨基酸同源性分别为69.5%和72%,证明白背飞虱和灰飞虱体内确实存在mariner转座子。     

稻虱缨小蜂对褐飞虱和白背飞虱卵的识别机制

研究了室内条件下信息化合物及稻飞虱卵的形态特征在稻虱缨小蜂识别2种卵寄主褐飞虱和白背飞虱中的作用。结果表明,褐飞虱和白背飞虱雌成虫诱导的水稻挥发物对稻虱缨小蜂的引诱作用无显著差异,各自的引诱比例(头数)分别为57.50%(23头)和42.50%(17头)。稻虱缨小蜂对2种飞虱4组材料,完整卵、磨碎卵、带卵叶鞘和若虫为害叶鞘的行为反应,除了在褐飞虱完整卵上的搜索时间极显著地长于在白背飞虱完整卵上的以外,其余的均不存在差异。挥发物捕集结果表明,褐飞虱和白背飞虱雌成虫诱导的水稻挥发物组成相非常一致。上述结果表明水稻挥发物、稻飞虱利它素及飞虱卵的形态特征在稻虱缨小蜂识别褐飞虱和白背飞虱卵中的作用不明显。文中就稻虱缨小蜂识别2种寄主的机制进行了讨论。     

褐飞虱与白背飞虱共栖时的互作效应

用笼罩试验方法,研究了褐飞虱和白背飞虱共栖时的互作效应．结果表明,在９６ ｈ内,随时间的延长,２种飞虱对不同稻株的栖息率渐趋增加,最终达２１．５～２５．０％,不表 现种间差异;脉冲试验使白背飞虱的雌性率和短翅率提高 ２２． １％和 ３９８． １％;排除试验使 白背飞虱的增殖、雌性率和雌虫短翅率各下降 ８． ８％、２０． ８％和 ４８． ０％;种间作用对增殖。 性比和翅型产生正的或负的效应．文中还讨论了种间作用存在的意义和方式．