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。     

籼型光敏核不育水稻育性可转换性的基因定位和基因互作研究

本研究以来源于农垦58S的籼型光敏核不育系培矮64S(短日条件下育性难转换)和8902S(短日条件下育性易转换)及其F１、F２群体为材料,通过短日不同光温和不同生态条件4种处理,利用RFLP分子标记研究了影响光敏核不育水稻在短日条件下的育性可转换性的遗传、基因定位和基因互作,主要结果表明：影响光敏核不育水稻的育性可转换性表现为微效基因的作用,定位了7个控制光敏核不育水稻的育性可转换性QTL,即S2、S3a、S3b、S5、S8和S10。揭示了基因互作真实存在于光敏核不育水稻中,基因互作形式和互作类型对光敏核不育水稻的育性可转换性的影响表现多种多样,不同类型的基因互作所解释的遗传变异处于2.15%～10.07%之间。     

籼型光敏核不育水稻育性可转换性的基因定位和基因互作研究

本研究以来源于农垦58S的灿型光敏核不育系培矮64S（短日条件下育性难转换）和8902S（短日条件下育性蝗转换）及其F1,F2群体为材料,通过短日不同光温和不同生态条件4种处理,利用RFLP分子标记研究了影响光敏偿育水稻在短日条件下的育性可转换性的遗传,基因定位和基因互作,主要结果表明：影响光敏不育水稻的育性可转换性表现为微效基因的作用,定位了7个控制光敏核不育水稻的育性可转换性QTL,即S2,S3a,S3b,S5,S8和S10,揭示了基因互作真实存在于光敏核不育水稻中,基因互作形式和互作类型对光敏核不育水稻的育性可转换性的影响表现多种多样,不同类型的基因互作所解释的遗传变异处于2．15％－10．07％之间。     

利用分子标记辅助选择改良珍汕97的稻瘟病抗性

利用回交育种中产生的回交群体,结合前人的研究结果构建了Pil基因区域的局部分子标记连锁图,通过BC1F2家系的接种结果判断其基因型.将Pi1定位在RFLP标记RZ536与SSR标记RM144之间,图距分别为9.7cM、6.8 cM,从而建立了一套完整的以PCR为基础的分子标记辅助选择体系.通过分子标记和抗性验证两种选择方式相结合,经过三代回交将Pi1区段快速导入受体亲本珍汕97B中.在BC3F1中利用15条ISSR引物扩增的167条随机分布在基因组中的多态性带筛选背景,得到4个背景较好的单株.经过纯合筛选及抗性验证后共得到17个带有抗性基因Pi1的改良珍汕97株系.试验表明微卫星标记在正向选择、负向选择及背景选择中都起到极大的作用.     

Copia 类型反转录转座子在籽粒苋中的表现

利用籽粒苋为材料 ,通过PCR扩增、克隆研究了copia类型反转录转座子的反转录酶序列在籽粒苋中的表现 ,结果表明 :(1)反转录转座子在苋属的 30个品系中同时检测到 ,说明反转录转座子在籽粒苋的不同种中普遍存在 ;(2 )对野生苋 (A .quitensis)中克隆、序列分析 2 8个反转录转座子的反转录酶序列 ,碱基分析表明 ,它们存在高度异质性 ,不同的反转录酶序列均存在不同程度的碱基缺失突变和终止密码子的突变 ;(3)对 2 8个序列与已发表的一些不同物种 (如水稻、矮牵牛和果蝇等 )的同一类型序列聚类分析表明 ,存在于野生苋中的反转录转座子与来源于双子叶或单子叶植物的反转录转座子关系密切 ,它们与果蝇的copia因子和 1731因子可能具有相同的起源     

上位性对光敏核不育水稻不育性不稳定性的影响

以来源于农垦５８Ｓ的籼型光敏核不育水稻（Ｏｒｙｚａ ｓａｔｉｗａ Ｌ．）培矮６４Ｓ（长日低温下不育性稳定）和８９０２Ｓ（长日低温下不育性不稳定）及其人Ｆ１、Ｆ２群体为材料,通过长日低温和不同长日生态条件的７种处理,并结合ＲＦＬＰ分子标准记,研究了影响光敏核不育基因的育性不稳定性的遗传及其基因定位和基因互作对其育性不稳定性的影响。结果表明：影响光敏核不育基因的育性不稳定性表现为微效基因的作用,定位了     

利用分子标记辅助选择和花药培养改良光温敏不育系Y58S的稻瘟病抗性

Y58S是广泛应用的优良两系光温敏核不育系水稻品种.本研究通过分子标记辅助选择、花药培养与传统的回交技术相结合,将一全生育期广谱高抗稻瘟病基因R6导入Y58S,改良其稻瘟病抗性.根据改变激素的含量配制了4种诱导培养基,经比较发现激素配比为2,4-D 3 mg/L、KT 1 mg/L、NAA 2 mg/L的Y3培养基为Y58S背景材料花药培养的最佳培养基,其诱导率为15.08%,绿苗率为2.89%.本研究还获得1个含有R6基因的DH系,暂命名为YLH1,在远安自然诱发条件下稻瘟病抗性鉴定表明其分蘖期叶瘟抗性、抽穗期叶瘟抗性和穗颈瘟抗性均比对照Y58S显著提高.本研究表明花药培养和分子标记辅助选择相结合是改良光温敏核不育水稻稻瘟病抗性的快速、有效方法之一.     

上位性对光敏核不育水稻不育性不稳定性的影响

In this study the authors selected two indica photoperiod-sensitive genic male sterile (PSGMS) rice (Oryza sativa L.), Peiai 64S (the sterility is stable) and 8902S (the sterility is instable), and their F1,F2 populations. The genetic basis for sterile stability of PSGMS lines was studied under long-day low-temperature environments and different ecological conditions, and the genes which affected the sterile stability were mapped using RFLP analysis. The major results are as follows: The sterility instability of PSGMS lines was controlled by minor effective genes. The linkage map of Peiai 64S and 8902S has been constructed. According to Mapmaker/QTL program, seven QTLs were identified that influence the sterile stability for PSGMS lines under the long-day condition, such as L2, L3a, L3b, L5, L6, L7 and L10. They were located on the chromosomes 2, 3, 5, 6, 7, and 10 of the rice linkage map, respectively. The interaction was detected under different long-day conditions and affected the sterility stability of PSGMS. The major interactions were between additive and additive and between additive and dominance. The variances explained of epistasis were between 2.04% and 11.94%. The repeatability of the interaction was very high under different long-day conditions. The implications of these findings in hybrid rice development are also discussed.     

利用双单倍体群体剖析水稻产量及其相关性状的遗传基础

主效QTL、上位性效应和它们与环境的互作(QE)都是数量性状的重要遗传因素。利用籼粳交珍汕97／武育粳2号F1植株上的花药进行组织培养得到的190个双单倍体群体和179个微卫星标记,通过两年两重复田间试验,采用混合线性模型方法分析了9个控制水稻产量及其相关性状的遗传效应,得到57个主效QTL,41对上位性互作,8对QTL与环境的互作和7对上位性效应与环境的互作。单个主效QTL解释这些性状1．3％～25．8％的表型方差。各性状QTL的累积表型贡献率达11．5％～66．8％。大多数性状之间具有显著的表型相关性,相关性较高的性状之间常具有较多共同或紧密连锁的QTL。结果表明,基因的多效性或紧密连锁可能是性状相关的重要遗传基础。     

基因聚合改良杂交稻组合的稻飞虱田间抗性表现

褐飞虱Nilaparvata lugens(Stl)是杂交水稻的重要虫害,培育高抗褐飞虱的杂交水稻新组合被认为是目前防治飞虱最有效、经济的方法。本研究以分子标记辅助选择培育的抗褐飞虱杂交水稻为材料,通过苗期和成株期的全生育期田间抗性鉴定,对基因聚合改良杂交稻组合的褐飞虱抗性进行综合评价,结果表明,基因聚合改良杂交稻组合的苗期抗性介于抗和中抗水平,田间虫量在7次调查中均低于800头/百丛,远低于2000头/百丛的防治标准,而对照扬两优6号、两优培九和当地农家品种两优63在8月29日到9月10日飞虱发生高峰期的百丛虫量分别最高达到5400头、2030头和10700头,高于或远高于2000头/百丛的防治标准。改良组合川香29A/华恢1462的产量在通城比对照扬两优6号增产11.8%。上述结果表明抗褐飞虱改良杂交稻新组合能够有效抑制稻田褐飞虱种群数量,节约人工和农药成本,增加水稻产量。