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.     

利用普通野生稻褐飞虱抗性改良水稻恢复系的研究

褐飞虱是我国水稻主要害虫之一,挖掘和利用稻飞虱抗性基因,选育抗稻飞虱的水稻品种是目前防治褐飞虱最科学、安全的一种措施。本研究利用具有高抗褐飞虱显性基因的抗源材料HS204作为抗源供体,以恢复系明恢65、582、MR等作为轮回亲本,通过回交,苗期群体鉴定和成株期农艺性状选择,成功地将高抗褐飞虱基因转育到轮回亲本中,获得45份抗性纯合株系,同时其配合力、米质等其他农艺性状也得到了相应改善。     

水稻褐飞虱综合治理研究与示范——农业公益性行业专项“水稻褐飞虱综合防控技术研究”进展

针对我国褐飞虱Nilaparvata lugens(Stl)近年来严重为害及其对当家农药品种抗性急剧上升的现状,本项目在华中、华南、华东地区等代表性地区开展褐飞虱灾变规律、抗虫品种培育、抗药性监测及复配农药新剂型开发、生态治理新技术研究、预测预报技术、可持续治理技术集成与示范研究。结果表明:越南、老挝等境外虫源地及我国华南、长江中下游等地田间褐飞虱种群仍以2型为主,3型次之。田间小气候是褐飞虱逃避高温的关键因素,褐飞虱在上午气温升高时大量向温度较低的水稻基部20cm范围内转移以逃避高温,将高温天气造成的不利影响降至最低。不同栽插方式对褐飞虱发生量有明显影响,手栽稻田褐飞虱发生最重,机插稻次之,直播稻最轻。不同水稻品种、N肥施用水平对褐飞虱的发生有明显的影响:超级杂交稻褐飞虱虫口密度明显高于常规杂交稻,高N肥施用量促进褐飞虱的发生,且水稻品种与N肥施用量对褐飞虱发生量的影响有明显交互作用。抗药性监测结果表明:我国褐飞虱对吡虫啉有极高水平抗性(168.1～561.5倍),对噻嗪酮为低到中等水平抗性(4.2～33.1倍),对氟虫腈为敏感性降低到高水平抗性(2.7～67.7倍),对烯啶虫胺与毒死蜱为低水平抗性。筛选出噻虫嗪、吡蚜酮、唏啶虫胺和仲丁威4种高效低毒的防治单剂。研制出3种农药复配新制剂,其中1种新制剂已获得农业部药检所正式登记,且规模化生产,2种新制剂已进入农药登记程序。精细定位水稻抗褐飞虱基因Bph6、Bph7、Bph9、Bph15、BG1222,并找到了它们的近距离共分离分子标记。培育出高产、优质、熟期适宜、含有抗稻飞虱基因Bph14的水稻新品种广两优476。储备了一批聚合多抗稻飞虱基因的水稻亲本材料。研发出在田埂种植芝麻、大豆等天敌诱集植物,增加褐飞虱卵期寄生蜂和捕食性天敌蜘蛛的种群数量的轻简化生态调控技术;研发出对褐飞虱成、若虫取食及雌成虫产卵均有驱避作用的植物提取物混配剂3种;研发出显著提高稻虱缨小蜂对田间褐飞虱卵寄生率的引诱剂1种。建立了褐飞虱环境友好防控技术集成体系,并在湖南、湖北、广东、广西、浙江、江西6省区示范应用,取得了良好的经济、生态、社会效益。     

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.     

灰飞虱与褐飞虱种内和种间密度效应比较

在人工气候室内比较研究了灰飞虱和褐飞虱在汕优63和秀水11上的种内和种间密度效应对其主要生物学参数的影响,结果表明两种稻飞虱均存在显著的种内竞争,主要表现为随着密度增加,若虫发育历期延长、若虫羽化率下降、雌成虫寿命缩短、每雌产卵量下降。种内密度效应与稻飞虱种类和寄主品种有显著互作关系,灰飞虱种内竞争较褐飞虱明显,二者在适宜寄主上种内竞争更为明显。同时,两种稻飞虱存在着显著的种间密度效应,主要表现为异种存在时的促进作用,即异种共存时若虫历期缩短、若虫羽化率提高、雌虫寿命延长、每雌产卵量增加。种间密度效应也与稻飞虱种类和寄主品种有显著互作关系,两种共存对灰飞虱的有利作用显著大于对褐飞虱的有利作用,在欠适宜寄主上种间互利效应更为明显。最后,本文对稻飞虱种内和种间密度效应的机制和进化意义进行了讨论。     

高温下三种稻飞虱的生存分析：高温-时间-死亡率模型

用高温强度-高温作用时间模拟模型分析35℃-40℃高温对褐飞虱,白背飞虱,灰飞虱等3种稻飞虱高龄若虫生存的影响,发现该模型拟合效果良好,并比常用的Probit和Logit分析方法获得更多的信息。在本次试验所函含的时间和温度范围内,模拟的3种稻飞虱高龄若虫的死亡概率为一曲面,其总的走势十分相似。但总体上看,以灰飞虱较耐高温。在40℃下,褐飞虱,白背飞虱,灰飞虱的LT50值依次为23h,22.5h和25h,37.5℃下依次为62h,63h和81h。     

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％。     

2007－2012 年佛冈县稻飞虱灯下发生期及种群数量动态分析

明确佛冈县稻飞虱灯下发生期及灯诱种群数量动态,对当地稻飞虱的预测预报和防治工作具有重要意义.根据佛冈县2007-2012年白背飞虱和褐飞虱的灯诱数据,分析了该县白背飞虱和褐飞虱的灯下始见日、终见日、发生期及灯诱量等.结果表明在佛冈地区,白背飞虱和褐飞虱混合发生;白背飞虱的灯下始见日集中在3月底至4月上旬,明显比褐飞虱早一个月,终见日均在10月下旬,差别不大;稻飞虱在早稻和晚稻期间均会出现大小不一的灯诱高峰,早稻期间白背飞虱高峰期集中在5月中旬至6月中旬,褐飞虱灯诱高峰期较迟,主要在7月中旬前后;晚稻期间向背飞虱高峰期大多在9月上旬至10月上旬,褐飞虱高峰期在10月份;早稻期间,白背飞虱的灯诱量占绝对优势,晚稻期间褐飞虱的灯诱量上升,与白背飞虱灯诱量基本持平.因此,佛冈县稻飞虱的灯下发生期及种群数量动态在一定程度上可反映当地稻飞虱的发生情况.     

稻虱缨小蜂(Anagrus nilaparvatae)在两种稻飞虱上的生殖力及其应用潜能

利用寄生变红卵和仔代成蜂数量作为繁殖力估计等方法,编制了稻虱缨小蜂(Anagrus nilaparvatae pang and wang)在褐飞虱(Nilaparvata lugens (St(a)l))卵和白背飞虱(Sogatella furcifera (Horvath))卵上繁殖的实验种群生命表,测定了稻虱缨小蜂寄生褐飞虱和白背飞虱的生殖力,分析了稻虱缨小蜂对稻飞虱卵的寄生能力.结果表明:在相同的繁蜂条件下,稻虱缨小蜂寄生褐飞虱卵的净生殖力R0为10.26,内禀增长率rm为0.2213,平均单雌产仔数为14.52头;寄生白背飞虱卵的净生殖力R0为8.78,内禀增长率rm为0.1840,平均单雌产仔数为12.20头.两组生命表参数比较分析显示褐飞虱卵具有较强的室内繁蜂潜能,可利用其进行室内繁蜂.应用稻虱缨小蜂、褐飞虱及白背飞虱的生命表参数讨论了稻虱缨小蜂在稻飞虱生物防治中的应用潜能及其可能的利用途径.     

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。