共生菌在褐飞虱致害性变化中的作用

研究了不同虫源和致害性褐飞虱Nilaparvata lugens种群体内共生菌数量动态及其对褐飞虱在抗虫品种上的取食选择、生长发育、繁殖以及氨基酸转移酶活性的影响。结果表明,褐飞虱田间种群的致害性与其体内共生菌数量有关。广西南宁种群雌成虫体内的共生菌数量显著地高于浙江杭州和龙游两个虫源的雌成虫体内共生菌数量,而已纯化的3个不同致害性生物型体内的共生菌数量无显著差异。取食抗性品种能显著减少生物型Ⅰ雌成虫体内的共生菌数量。缺乏共生菌时,生物型Ⅰ、Ⅱ若虫对水稻品种TN1和ASD7的选择性增大,而对Mudgo的取食选择性下降。尽管缺共生菌的3个生物型在已适应的和不适应的感虫和抗虫品种上的若虫存活率和雌成虫产卵量均下降,若虫历期明显延长,但在已适应品种上的变化程度明显小于在不适应的抗虫品种上的变化程度。共生菌还明显影响成虫体内丙氨酸氨基转移酶和天门冬氨酸氨基转移酶的活性。这些结果证明体内共生菌的数量和质量在褐飞虱对水稻致害性的变化中发挥了重要作用。     

两个水稻抗源与其育成新品种对褐飞虱生物学特性的影响

本试验对褐飞虱若虫生存率、发育进度、体重、种群建立以及成虫全氨基酸含量进行测定分析．结果表明,抗源品种上取食的褐0飞虱若虫存活率降低20%～40％;发育进度慢了1—2个龄期,体重轻13．2—17mg/10头,群体增长数量减少4倍以上。反映出抗源品种对褐飞虱的生存率、体重、发育进度及群体增长数量等生物学特性存在不良的影响,其育成品种也表观出相似的特点。成虫取食后全氨基酸测定结果表明,取食抗性品种后,虫体内氨基酸总含量偏低．与感虫品种相比相差2倍。     

稻株含氮量和密度对褐飞虱存活、发育和生殖特性的影响

对褐飞虱种群在不同含氮量稻株和若虫密度条件下的反应进行了研究。结果表明,若虫密度对褐飞虱存活的抑制作用随若虫密度提高而增强,但随寄主含氮量的增加而显著下降,表现为低含量的寄主植物可以增强对种群调节的负反馈作用。在低氮稻株上的饲养代数也明显影响若虫存活率,而在高氮稻株上饲养的不同代别褐飞虱之间则无显著差异。若虫率与稻株含氮量呈极显著的负相关,即在高若虫密度下寄主含氮量的增加可显著缩短褐飞虱若虫的发育历期。与高含氮量稻株上的褐飞虱种群相比,饲养在低含氮量稻株上的褐飞虱种群的若虫发育时间在高若虫密度下显著延长。在每盆40头褐飞虱若虫的密度下,成虫性比与稻株含氮量呈极显著的正相关,而在不同若虫密度下,随着若虫密度的增加雌性成虫比例显著下降。在每盆160头的若虫密度时低氮稻株上褐飞虱种群的性比低于0.3,显著低于在高氮稻株上的褐飞虱种群的性比0.85。在含氮量低的稻株上的雌成虫体重随若虫密度的增加极显著减少,连续取食第2代的雌成虫又比取食第1代时的轻。在所研究的所有若虫密度下,取食高含氮量稻株的褐飞虱种群的雌成虫寿命均为取食低含氮量稻株褐飞虱种群雌成虫寿命的3倍左右,差异极为显著。稻株含氮量和若虫密度对褐飞虱生殖力的作用最大,特别是在低氮稻株上若虫密度对褐飞虱生殖力的作用更为突出。在高含氮量稻株上的卵孵化率均随若虫密度的增加而有所下降,但在相同含氮量稻株上卵孵化率的差异均不显著。结果推测由于施用氮肥较多的水稻可以承受高密度的褐飞虱,提高了它们的迁出临界密度,减少了褐飞虱在克服逆境过程中的种群损失,从而造成更高的密度和更重的田间危害程度。     

不同地理种群褐飞虱体内共生酵母菌的个体大小及数量差异

褐飞虱腹部脂肪体内普遍存在共生酵母菌,该类共生菌在褐飞虱的生理代谢和营养利用等方面起着重要作用。采用冷冻切片技术结合显微摄像系统观察法测定不同地理种群褐飞虱体内共生酵母菌的个体大小和数量。试验结果表明,不同地理种群褐飞虱雌(雄)成虫体内共生菌的个体大小和数量差异显著,依次为:对照种群>广西种群>浙江种群>福建种群。结合虫体内脂肪和糖元含量的分析得出,褐飞虱体内共生酵母菌的长、宽度和数量与脂肪和糖元含量显著正相关。文章从共生酵母菌的角度解释了不同地理种群褐飞虱致害性变异的内在原因,并推测,迁飞过程所导致的褐飞虱体内脂肪和糖元的消耗影响了该类共生菌的数量和质量,并最终导致褐飞虱对抗性品种水稻的致害性减弱。     

芽孢杆菌的引入对褐飞虱微生物群和生长发育的影响

【目的】明确褐飞虱Nilaparvata lugens体内可培养共生细菌的种类，探索其中芽孢杆菌类共生菌对褐飞虱微生物群和生长发育的影响。【方法】通过离体培养的方法，从褐飞虱两种不同致害性种群(TN1敏感种群和IR56高致害种群)中分离可培养共生细菌。通过16S rDNA测序对获得的可培养共生菌进行鉴定，在此基础上利用原位杂交研究了共生细菌在褐飞虱体内的分布。利用人工饲料添加抗生素和回补共生细菌的方式，研究了减菌和回补芽孢杆菌的处理对褐飞虱生长发育以及共生菌丰度的影响。比较了通过饲喂和显微注射对芽孢杆菌引入的影响，考察了芽孢杆菌的定殖与褐飞虱TN1种群致害性之间的相关性。【结果】利用离体培养法从褐飞虱中获得了15株不同的共生细菌，其中包括2株源于IR56高致害种群的芽孢杆菌类共生细菌BPH-S36和BPH-S33。原位杂交结果表明共生细菌在褐飞虱成虫唾液腺、肠道、脂肪体和雌虫内生殖器中均有分布，而在雄虫内生殖器中鲜有分布。体内共生细菌对褐飞虱的生长发育至关重要，共生细菌的减少导致褐飞虱存活率在第3和6天时显著下降，而回补共生芽孢杆菌BPH-S36或BPH-S33可使其存活率在第6天时显...     

褐飞虱致害性变异过程及其体内酶的变化

在室内连续用具不同抗虫基因的水稻品种TNl、IR26、Mudg。和ASD7、单管饲养褐飞虱(Nilaparvata lugens)种群,研究它对抗虫水稻品种的适应过程及其体内酶的变化规律。 结果表明：褐飞虱在抗虫品种上取食2代的若虫存活率、若虫历期和短翅成虫体重均明显比取食感虫品种TNl的低,第3代以后与取食TNl者基本相同。第2代是褐飞虱适应抗虫品种的关键期。天冬氨酸氨基转移酶(AST)、丙氨酸氨基转移酶(ALT)和丁-谷氨酰基转移 酶(GGT)的活性在关键的第2代最低,而超氧物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)的含量增加。褐飞虱在适应抗虫品种以后体内天冬氨酸氨基转移酶活性明显提高。     

稻飞虱酵母类胞内共生菌的组织学研究进展

褐飞虱Nilaparvata lugens体内酵母类共生菌在褐飞虱生长发育和繁殖中起着重要作用,并影响着褐飞虱对寄主植物的致害性变异。该文系统总结了国内外已有的研究成果,讨论了褐飞虱共生菌的分类地位、形态特征、在寄主发育中的功能、侵染途径等,提出了开展褐飞虱生物型形成过程中体内共生菌变异的研究建议,以便利用共生菌来监测田间不同生物型褐飞虱的发生情况,最终实现控菌防虫和对不同生物型的准确预测。     

褐飞虱对五种杀虫剂抗性的快速检测技术

【目的】建立褐飞虱Nilaparvata lugens对常用杀虫剂抗性的快速检测技术,实时掌握田间褐飞虱种群的抗药性水平,以指导褐飞虱防控合理用药。【方法】基于玻璃瓶药膜法,研制褐飞虱3龄若虫对吡虫啉、啶虫脒、醚菊酯、毒死蜱和异丙威5种杀虫剂抗性的快速检测试剂盒;利用试剂盒测定的死亡率与稻苗浸渍法测得的抗性倍数进行相关性分析,并验证利用试剂盒快速测定褐飞虱田间种群对5种杀虫剂 抗性水平的准确性。【结果】处理1 h时吡虫啉、啶虫脒、醚菊酯、毒死蜱和异丙威对褐飞虱室内敏感种群3龄若虫的LD₉₀分别为：30.96, 92.05, 117.24, 514.21和1.24 ng/cm²。在吡虫啉、啶虫脒、醚菊酯、毒死蜱和异丙威相应诊断剂量下,贵州省不同田间种群褐飞虱3龄若虫的校正死亡率分别在23.75%~78.75%, 25.00%~78.75%, 43.75%~88.75%, 36.25%~85.00%和18.75%~67.50%之间。相关性分析表明,上述田间种群褐飞虱3龄若虫的死亡率与稻苗浸渍法测定的抗性倍数呈显著负相关,相关系数在0.8751~0.9754之间。通过快速检测试剂盒获得的死亡率及相关性方程计算得到贵州安龙地区(AL)褐飞虱种群对吡虫啉、啶虫脒、醚菊酯、毒死蜱和异丙威的推测抗性倍数分别为7.23, 3.68, 4.14, 4.12和31.18,采用稻苗浸渍法测得上述5种杀虫剂的实测抗性倍数分别为6.33, 5.24, 3.71, 4.50和26.56,表明推测抗性倍数与实测的抗性倍数结果表现一致。【结论】该快速检测试剂盒可以通过测定褐飞虱田间种群的死亡率,快速评估褐飞虱田间种群对杀虫剂的抗性水平。     

转Bt基因水稻“赣绿1号”对非靶标害虫褐飞虱取食、产卵行为及生长发育的影响

【目的】研究转cry1Ab/Ac基因水稻"赣绿1号"对非靶标害虫褐飞虱Nilaparvata lugens的潜在影响。【方法】采用标准苗期集团筛选法研究"赣绿1号"对褐飞虱的抗性;利用取食和产卵选择性研究"赣绿1号"对褐飞虱取食、产卵行为的影响;用"赣绿1号"连续饲养褐飞虱5代,研究对褐飞虱生长发育(若虫发育历期、成虫体重)和繁殖(孵化子代若虫数量)的影响。【结果】"赣绿1号"与非转基因亲本对褐飞虱均表现为中抗;褐飞虱于"赣绿1号"上取食、产卵选择与非转基因亲本均无显著差异;除取食"赣绿1号"第2代褐飞虱第3龄龄期显著短于取食非转基因亲本水稻的褐飞虱外,第2代和第5代若虫各龄龄期均无显著差异,褐飞虱雌雄成虫体重和孵化若虫数均无显著差异。【结论】与对照水稻相比,转Bt基因水稻"赣绿1号"对非靶标害虫褐飞虱的苗期抗性、取食、产卵行为及生长发育等无明显的不利影响。     

水稻品种对褐飞虱的田间抗性及其生态学机制

评价了7个水稻品种(浙粳22、宜香845、中组14、秀水123、二优倍九、感虫对照品种TN1和抗虫对照品种IR36)在田间成株期对褐飞虱Nilaparvata lugens(Stl)的抗性表现,并初步分析了它们的抗性机制。结果表明,在田间网室人工诱发条件下,浙粳22、宜香845、秀水123和中组14等4个品种的抗性水平与抗虫品种IR36相同,均小于3级,表现为抗虫,而二优培九则与感虫品种TN1相同,表现为感虫。在自然发生条件下的水稻分蘖期至乳熟期,宜香845和中组14上褐飞虱数量仅为TN1上的7.84%～24.44%,秀水123和浙粳22则为TN1上的30.19%～60.27%。在4个抗性品种上褐飞虱的产卵量和卵孵化率明显减少,而若虫存活率仅为TN1上的20%～30%。与IR36相同,4个抗性品种上褐飞虱的若虫存活率和种群增长倍数均显著低于TN1上,说明他们对褐飞虱的抗性主要表现为抗生性。     

不同抗、感水稻品种对褐飞虱肠道菌群的影响

本研究旨在探究取食不同抗性水稻品种对褐飞虱肠道菌群多样性及丰度的影响。将生长一致的3龄褐飞虱若虫分别置于高抗水稻品种RHT、高感水稻品种TN1以及中等抗性水稻品种ZH11,取食1 d和3 d后,分别对褐飞虱肠道进行取样,提取总DNA并通过HiSeq 2500平台对肠道细菌16S rRNA-V4区进行测序。对测序结果进行分析,统计不同样本中肠道微生物操作分类单元(operational taxonomic unit,OTU)数量,并在不同等级的分类阶元上统计细菌组成、丰度及Alpha多样性。对取食3种不同抗性水稻品种的褐飞虱肠道菌群特有及共有OTUs进行统计,并对丰度较高及显著差异菌群进行统计分析。褐飞虱每个肠道样本获得70000余条有效序列,根据序列相似性聚类成一定数目的OTUs。褐飞虱分别取食RHT、TN1、ZH11水稻1 d后的样本中,共有的OTUs数目为213个,特有的OTUs数目分别为424、77和130个。取食3 d后的样本中,共有的OTUs数目为217个,特有的OTUs数目分别为140、162和63个。对不同菌群含量进行分析发现,不动杆菌属Acinetobacter及沃尔巴克氏体属Wolbachia是含量较高的两类优势菌,其中不动杆菌属在取食RHT的褐飞虱肠道中的含量低于取食TN1及ZH11的褐飞虱肠道中的含量。同时,对319个属的细菌物种在分别取食RHT,TN1和ZH11的褐飞虱样本中的含量进行分析,发现了8类差异显著的物种。褐飞虱能够通过改变肠道细菌组成响应不同抗性水稻品种。研究结果为进一步挖掘褐飞虱体内肠道菌群在响应水稻抗性过程以及开发基于微生物资源进行褐飞虱防控提供参考。     

抗感吡虫啉褐飞虱在抗虫水稻品种上的适合度比较

建立抗呲虫啉褐飞虱Nilaparvata lugens(St(a)l)种群和敏感呲虫啉褐飞虱种群在不同抗虫水稻品种(TN1、IR36)上的实验种群生命表,比较了抗感吡虫啉种群在感虫品种TN1上以及在抗虫品种IR36上饲养4代的种群趋势指数(Ⅰ)和适合度的差异.结果表明,在TN1上,抗呲虫啉和敏感吡虫啉褐飞虱种群的种群数...     

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。     

抗性水稻品种对褐飞虱和白背飞虱种群参数的影响

在半自然状态下 ,用生命表方法初步比较了褐飞虱Nilaparvatalugens和白背飞虱Sogatellafurcif era在 4个抗褐飞虱水稻品种ASD7,IR3 6,JX89和Mudgo上的种群参数。初步的结果表明 ,白背飞虱在 4个抗褐飞虱水稻品种上具有较高的繁殖率 ,较短的发育时间和较大的种群增长。对褐飞虱各种群参数影响最大的是JX89,对白背飞虱影响最大的是Mudgo。与感性品种TN1比较 ,这些抗褐飞虱的水稻品种对 2种稻飞虱均具有不同程度的抗性。这些结果说明 ,抗褐飞虱水稻品种对白背飞虱同样具有一定的抗性 ,但白背飞虱对这种抗性具有较强的适应性 ,如果在一个地区长期推广抗褐飞虱的水稻品种 ,势必会导致白背飞虱的大发生     

Survival rate and stylet penetration behavior of current Korean populations of the brown planthopper,Nilaparvata lugens,on resistant rice varieties

To understand the development of host plant resistance-breaking ability of the current BPH populations in Korea, we conducted nymphal survivorship tests and electrical penetration graph (EPG) studies on susceptible and resistant rice varieties with four different BPH populations, which were collected in the early 1980s (S-BPH) and in 2005, 2006, and 2007. The S-BPH had low survival rates on resistant rice varieties carrying either Bph1 or bph2. However, the current BPH populations have high resistance-breaking ability on the varieties with their elevated survival rates, whereas their survival rates were still low on the other resistant varieties, Gayabyeo (Bph1  the other unknown gene) and Rathu Heenati (Bph3). The EPG analysis also revealed that the ratio of BPH that could reach the phloem sap ingestion waveform (N4-b) within 15 h on the resistant rice varieties containing Bph1 or bph2 was higher in the current BPH populations (16.7–50%) than in the S-BPH population (0-4.2%). However, the pre-reaching time from the penetration start to the first N4-b waveform in the current BPH populations was significantly longer on resistant varieties (Bph1 or bph2) than on susceptible varieties. Furthermore, the total duration of N4-b waveform was significantly shorter on the resistant varieties.From these results, we suggest that, although the current BPHs collected in Korea have a high resistance-breaking ability through the increase of survival rate on resistant rice varieties carrying either Bph1 or bph2, they still have some difficulties feeding on the phloem sap of the resistant rice varieties.     

Balancing selection and wild gene pool contribute to resistance in global rice germplasm against planthopper

Interactions and co-evolution between plants and herbivorous insects are critically important in agriculture. Brown planthopper (BPH) is the most severe insect of rice, and the biotypes adapt to feed on different rice genotypes. Here, we present genomics analyses on 1,520 global rice germplasms for resistance to three BPH biotypes. Genome-wide association studies identified 3,502 single nucleotide polymorphisms (SNPs) and 59 loci associated with BPH resistance in rice. We cloned a previously unidentified gene Bph37 that confers resistance to BPH. The associated loci showed high nucleotide diversity. Genome-wide scans for trans-species polymorphisms revealed ancient balancing selection at the loci. The secondarily evolved insect biotypes II and III exhibited significantly higher virulence and overcame more rice varieties than the primary biotype I. In response, more SNPs and loci evolved in rice for resistance to biotypes II and III. Notably, three exceptional large regions with high SNP density and resistance-associated loci on chromosomes 4 and 6 appear distinct between the resistant and susceptible rice varieties. Surprisingly, these regions in resistant rice might have been retained from wild species Oryza nivara. Our findings expand the understanding of long-term interactions between rice and BPH and provide resistance genes and germplasm resources for breeding durable BPH-resistant rice varieties.