武汉大学采用图位克隆法分离得到首例水稻抗虫基因

武汉大学生命科学学院教授何光存实验室与国内同行合作,经过14年的研究,在水稻抗褐飞虱基因克隆和抗虫分子机理方面取得重大突破,成功分离了抗褐飞虱基因Bph14,研究结果发表在最新一期美国《国家科学院院报》上。这是国际上应用图位克隆法分离得到的首例水稻抗虫基因。     

云南野生稻抗褐飞虱评价及其抗性基因鉴定

褐飞虱是水稻生产中最严重的害虫之一,从野生稻中发掘抗虫基因,有利于培育具有抗虫能力强的水稻新品种。该研究通过对云南野生稻进行温室和大田抗虫鉴定以及9个已知抗褐飞虱基因的PCR鉴定,发现云南野生稻对褐飞虱表现出不同程度的抗性,尤其疣粒野生稻和药用野生稻对褐飞虱表现出高抗,可作为抗虫基因发掘的优良抗源材料;不同褐飞虱抗性的云南野生稻中含有的抗褐飞虱基因差异很大,3种野生稻中均不含Bph1和Bph18(t)抗病基因,景洪普通野生稻和元江普通野生稻可能含bph2基因,东乡普通野生稻可能含bph2、Bph15和Bph27(t)基因,疣粒野生稻中可能含bph2和bph19(t)基因,药用野生稻和药用野生稻(宽叶型)中可能含bph2和Bph6基因,药用野生稻F1中可能含bph2、Bph14和bph20(t)基因,药用野生稻F2中可能含bph2和Bph27(t)基因或者其同源基因。该研究为快速发掘利用云南野生稻中的抗虫基因奠定了理论基础。     

寄主监控昆虫唾液蛋白平衡植物抗性与生长发育

作物生产常遭受各类虫害威胁。揭示昆虫与寄主之间的互作机制,对害虫的绿色防治具有重要意义。武汉大学何光存团队鉴定了褐飞虱(BPH)唾液蛋白BISP。在易感品种中, BISP靶向OsRLCK185并抑制其介导的基础防御。在携带褐飞虱抗性基因Bph14的水稻(Oryza sativa)品种中,BPH14直接结合BISP并激活寄主的免疫反应,但会抑制水稻的生长。BISP-BPH14与自噬装载受体OsNBR1结合,通过自噬途径降解BISP,下调水稻对BPH的抗性,恢复植株正常生长。该研究鉴定到首个被植物免疫受体感知的昆虫唾液蛋白,揭示了寄主通过感知并调节昆虫效应蛋白水平来平衡水稻抗性与生长发育的分子机制,为培育高产水稻抗虫品种提供了新思路。     

水稻OsLecRK1基因介导的抗褐飞虱功能分析

褐飞虱Nilaparvata lugens St(a)l是对水稻最具破坏性的害虫之一,OsLecRK1是水稻Bph3基因簇中对褐飞虱抗性贡献最大的基因.本文对RHTd(含Bph3)等材料进行了褐飞虱抗性评价,克隆并构建了OsLecRK1过量表达突变体水稻,利用该突变体分析了OsLecRK1基因对褐飞虱若虫存活率、若虫发育历期等生物学参数的影响.结果 表明,含Bph3基因水稻RHTd对褐飞虱的抗性明显地强于含Bph1基因水稻Mudgo和bph2基因水稻ASD7,RHTd水稻的褐飞虱受害指数仅为Mudgo和ASD7水稻的53.5％和24.1％.过量表达OsLecRK1基因能显著地增加水稻对褐飞虱的驱避性和抗生性,褐飞虱雌成虫偏好于在野生型水稻上产卵;突变体水稻上的褐飞虱若虫存活率显著地降低,仅为野生型水稻上若虫存活率的75.2％ ～81.8％,且若虫发育历期显著地延长,羽化率和初羽化雌成虫体重均显著地降低;此外,褐飞虱在突变体水稻上取食分泌的蜜露量只有野生型上的40.3％ ～ 60.9％,褐飞虱单雌产卵量只为野生型51％ ～61.2％,卵孵化率只有野生型的52.2％～56.7％,均显著地减少.结果 表明,含Bph3基因水稻RHTd对褐飞虱的抗性明显地高于分别含Bph1、bph2的水稻Mudgo和ASD7;水稻Bph3基因座的OsLecRK1单个基因过量表达即可显著增加水稻对褐飞虱的抗性,OsLecRK1协同影响褐飞虱的多个生物学参数降低褐飞虱的适合度.     

水稻抗褐飞虱基因研究和利用现状

稻褐飞虱(Nilaparvata lugens Stal)是一种单食性水稻害虫,根据其对水稻品种的危害,可分为生物型1、2、3、4等类型.它对亚洲各国水稻生产造成极大危害.实践证明,利用抗虫品种是防治稻褐飞虱最经济有效的方法.本文综述了稻褐飞虱的生物学特征和分布、生物类型,着重介绍抗稻褐飞虱基因的研究和利用现状,并对今后开展抗稻褐飞虱基因研究提出几点建议.     

利用SSR定位籼稻品种Kaharamana中抗褐飞虱基因Bph9

褐飞虱是危害水稻生产最重要的害虫之一,利用寄主抗性被认为是防治褐飞虱最经济而有效的方法。斯里兰卡水稻品种Kaharamana对东亚和东南亚的褐飞虱种群均表现抗虫性,利用分子遗传学的方法对其携带的Bph9基因进行了SSR定位。所用的遗传群体为来源于Kaharamana和02428的含有180个单株的F2分离群体,每个F2单株套袋自交获得F2：3家系。利用苗期集团鉴定埘F2：3家系进行抗褐飞虱鉴定,以推测相应F2单株的基因型。连锁分析表明,Bph9位于第12染色体上的两个SSR标记RM463和RM5341之间,分别与之相距6．8cM和9．7cM。该标记有助十将Bph9用于分子标记辅助选择育种研究。     

水稻抗褐飞虱基因研究和利用现状

稻褐飞虱（Nilaparvata lugens Stal）是一种单食性水稻害虫,根据其对水稻品种的危害,可分为生物型1、2、3、4等类型。它对亚洲各国水稻生产造成极大危害。实践证明,利用抗虫品种是防治稻褐飞虱最经济有效的方法。本文综述了稻褐飞虱的生物学特征和分布、生物类型,着重介绍抗稻褐飞虱基因的研究和利用现状,并对今后开展抗稻褐飞虱基因研究提出几点建议。     

抗褐飞虱水稻品种的培育及其抗性表现

褐飞虱Nilaparvata lugens(Stl)是危害水稻的主要虫害之一,发掘和利用新的抗褐飞虱基因培育抗性品种是目前防治褐飞虱最经济有效的方法之一。抗褐飞虱基因来自药用野生稻的抗虫品种B5,对褐飞虱生物型1和2具有高度抗性,B5携带的抗性基因Bph14被定位在第3染色体上。本研究以B5-10为抗源,以优良杂交稻亲本扬稻6号为受体亲本,通过复交和回交,利用与Bph14紧密连锁的分子标记MRG2329在后代中进行分子标记辅助选择,通过苗期分子标记检测和成株期农艺性状选择,最后育成恢复系R476和杂交组合广两优476。采用苗期群体鉴定技术对R476和广两优476的褐飞虱抗性进行了鉴定,R476和广两优476的抗性水平分别为中抗和中感。广两优476在稻飞虱发生较重的稻田进行试种示范,与对照品种扬两优6号和两优培九相比,广两优476对稻飞虱表现出明显的抗性。研究结果表明在育种过程中利用分子标记辅助选择Bph14基因是培育抗褐飞虱水稻品种的有效途径之一。     

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。     

水稻与褐飞虱的相互作用研究进展

褐飞虱(Nilapavata lugens,brown planthopper,BPH)是水稻生产中最重要的害虫.水稻与褐飞虱互作机制的研究为培育新的水稻品种做出了贡献.本文综述了栽培稻和野生稻中分离定位的抗褐飞虱基因,以及褐飞虱唾液蛋白、水稻和褐飞虱代谢物和褐飞虱共生菌在水稻-褐飞虱互作关系中的作用.目前从栽培稻和野生稻中鉴定了 40个抗褐飞虱基因,褐飞虱取食的信号转导开启水稻抗性基因的表达和防御机制的改变,包括筛管封闭、次生代谢产物的产生,以及蛋白酶抑制剂的诱导等.褐飞虱的唾液蛋白以及体内存在多种共生微生物对褐飞虱的生长发育和适应抗性都起到一定作用,但目前提出的水稻-褐飞虱分子相互作用的模型仍有许多方面有待研究.     

褐飞虱致害性变异机制研究进展

褐飞虱Nilaparvata lugens Stal是危害水稻Oryza sativa L.的毁灭性害虫。种植抗虫水稻品种可以控制褐飞虱危害,技术手段绿色、经济且可持续。但是,褐飞虱致害性变异速度快且程度高,常导致抗虫水稻品种使用年限缩短。目前,针对褐飞虱致害性个体表型及分子标记、产生原因与机制、功能基因研究等已开展了大量研究。本文围绕褐飞虱致害性变异产生的遗传基础、分子标记、变异的主动机制和被动机制等方面进行综述,并对该领域未来方向进行展望。为更好地利用抗虫品种控制虫害,做好害虫的致害性监测及制定防治策略提供参考。     

褐飞虱生物型特异性蛋白质研究

褐飞虱生物型特异性蛋白质研究方继朝,杜正文,夏礼如,孙建中（江苏省农业科学院植物保护研究所南京２１００１４）褐飞虱是我国及东南业水稻重人害虫。利用抗虱基因、培育推广抗虫品种是综合治理褐飞虱的优先策略,在水稻牛产上发挥了重要作用［１］。但褐飞虱的牛物型...     

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。     

水稻褐飞虱抗性基因研究进展

随着全球性气候变暖以及稻作区耕作栽培措施的改变,稻褐飞虱已成为严重危害水稻产量的害虫之一.综述当前水稻褐飞虱抗性基因的定位、克隆以及抗性机制的最新研究进展,并对抗褐飞虱水稻育种的利用现状作报道.     

抗褐飞虱基因的发掘、鉴定与利用

水稻是我国最重要的粮食作物,而褐飞虱是水稻生产中的主要害虫,培育与利用抗褐飞虱的水稻品种是综合防治褐飞虱的基础。现从水稻抗褐飞虱种质资源、水稻抗褐飞虱基因的定位与克隆、水稻抗褐飞虱的分子机理,以及抗褐飞虱水稻的培育等方面,综述水稻抗褐飞虱基因研究的最新成果。     

稻褐飞虱生物型的最新研究进展

稻褐飞虱Ｎｉｌａｐａｒｖａｔａｌｕｇｅｎｓ（Ｓｔａｌ）广泛分布在东亚、东南亚、南亚次大陆、澳大利亚北部和南太平洋群岛,在东亚季风区表现随气流远距离季节性迁飞,是亚洲水稻的重要害虫。利用抗虫品种是防治褐飞虱的有效措施。但７０年代以来,由于褐飞虱新的生物型的出现,使抗虫品种丧失了原有的抗性,给稻作生产造成巨大损失。褐飞虱的生物型是指具有不同致害性的褐飞虱群体,当它们为害具有不同抗虫基因的水稻品种时,表现出不同的致害反应。本文根据至１９９６年的研究结果,按生物型的发生、生物型的鉴定方法、生物型的异质性…     

水稻Bph14基因生理功能初探

Bph14基因是第一个被克隆的水稻抗虫基因,但鲜有Bph14基因对水稻生理方面影响的报道。研究该基因对水稻生理方面的影响有助于全面理解Bph14基因对褐飞虱的抗性机制。将Bph14基因转入水稻栽培品种中,对携带有外源基因的转基因株系通过荧光定量PCR检测乙烯合成和非生物胁迫相关基因的表达,另外,分别用5μmol/L ABA和250 mmol/L Na Cl处理转基因水稻株系和相应受体材料,结果表明,与乙烯合成相关的基因Os ACO2,Os ACS2,Os ACS6,O1g P5CS和O5g P5CS的表达量均较转基因受体m5274发生了变化,与干旱、耐盐等非生物胁迫相关的基因Cat A、Cat B、Cat C、RAB16A、LEA3、LIP9、Sal T、Adh I等也都不同于在受体m5274中的表达。同时Bph14基因的导入也提高了水稻对ABA的敏感性和对盐胁迫的耐受性,说明Bph14基因在水稻中可能参与调控乙烯合成以及非生物胁迫应答的功能基因的表达。     

福建莆田褐飞虱和白背飞虱发生规律与治理技术

在闽中莆田县,褐飞虱和白背飞虱是水稻的重要害虫。本通过系统监测．揭示这两种飞虱在当地的发生规律,并从品种、气候、天敌等因素分析其发生原因。同时就采用抗虫品种、高效低毒新农药、讲究科学用药、保护利用天敌资源等措施进行综合治理作了探讨。     

小粒野生稻导入系对稻飞虱的抗性鉴定与分析

稻飞虱是水稻生产最严重的害虫之一。野生稻拥有丰富的抗虫基因资源,导入系是鉴定和利用野生稻有利基因的有效途径。本研究通过对371份小粒野生稻导入系进行抗褐飞虱和白背飞虱接虫鉴定,分别筛选出了11份抗、72份中抗褐飞虱的材料和7份抗、45份中抗白背飞虱的材料,其中有5份材料兼抗褐飞虱和白背飞虱,这是从小粒野生稻中鉴定出抗白背飞虱材料的首次报道。通过对2份抗性导入系材料与感虫亲本杂交构建的F1和F2群体的抗虫鉴定和分析表明:K41对褐飞虱和白背飞虱的抗性受2对显性抗虫基因通过互补作用所控制;P114对褐飞虱和白背飞虱的抗性都是由1对主效的隐性基因控制。这些结果必将有利于小粒野生稻抗稻飞虱的基因定位和育种利用。