水稻品种中抗褐飞虱抗原次生物质的分析

借助高效液相色谱(HPLC)技术,研究了130份对褐飞虱生物型Ⅱ具有不同抗性水平的水稻样品(26个品种)中13个次生物质含量(峰面积)的差异;运用主成分分析和多元回归分析,建立了水稻品种抗性级别的预测模型:Y=3.4593-0.02491X₁+0.08475X₂-0.04227X₈+0.1174X₁₂.结果表明,水稻的抗性水平与峰面积值之间极显著相关(r²=0.84,P<0.01),峰1、峰2、峰8、峰12对应的次生化合物是影响水稻对褐飞虱生物型Ⅱ抗性水平的主要抗原次生化合物;水稻品种中起抗虫作用的抗原次生物质不止一种,而是几种的组合,而且它们对水稻抗虫性的贡献权重是不完全相同的.     

水稻品种抗虫特征次生物质及其对白背飞虱种群的抑制作用

应用高效液相色谱(HPLC)技术,对具有不同白背飞虱抗性水平的5个水稻品种25个样品中13个特征次生物质色谱峰进行了测定,并运用主成分分析和多元回归分析,建立了抗白背飞虱种群增长的预测模型:Y=152.0762+0.7749X4-13.1806X9-14.4265X10。检验结果表明,白背飞虱种群增长指数与特征峰面积之间极显著相关(r=0.9999,P=0.0058),其中峰4、峰9、峰10对应的次生化合物可能是影响水稻对白背飞虱抗性水平的主要抗原次生化合物;抗原特征峰面积总值与白背飞虱种群增长指数具有显著的相关性,拟合的线性回归方程为:Y=82.7086-2.3476X。因此,利用高效液相色谱法测定抗原特征次生物质,可以简捷、快速地测定大田白背飞虱种群在栽培品种上的发生动态,即间接估计该品种的抗虫性。此外,采用种群生命表技术与干扰作用控制指数IIPC值评价水稻品种对白背飞虱种群消长的影响,结果显示,中感品种籼小占、粤农占、小农占I总值分别为9.280、6.030、6.603,中抗虫品种粳籼89为3.689,而感虫品种双桂I为29.789,表明中抗虫品种对白背飞虱种群的抑制作用仍十分明显,而这种抑制作用主要表现在第二世代上。     

水稻品种次生物质与稻白叶枯病(Xanthomonas oryzae pv. oryzae)抗性的关系

应用高效液相色谱分析了对白叶枯病具有不同抗性水平的12个水稻品种中的19个(组)次生物质色谱峰(面积)的差异及其与白叶枯病抗性水平间关系.结果表明,水稻品种抗性水平与谱峰面积值之间相关极显著(R=0.992,p<0.01),被测的19个组分中,峰1、峰2、峰8、峰10、峰12、峰14、峰16和峰18是影响水稻对稻白叶枯病抗性水平的主要抗原次生物质.建立了水稻品种对白叶枯病抗性级别与以上次生物质含量谱峰面积之间的回归模型:Y=10.7603 0.1823X1-0.2287X2 0.2163X8-2.1975X10 0.0728X12 -0.7438X14 1.1484X16-0.7795X18.研究结果表明水稻品种中起抗病作用的抗原次生物质不止一种,而是几种的组合,而且它们对水稻抗病性的贡献作用是不完全相同的,这与它们的性质与含量密切相关.提出了以抗原次生物质为标记的快速分析、鉴定、预测水稻品种对稻白叶枯病抗性水平的新途径、新方法.     

水稻活性成分的分离纯化及其对褐飞虱若虫的活性测定

水稻植株内的抗性次生物质是影响水稻生化抗性的主要因子之一。运用硅藻土系统溶剂分离法和硅胶柱层析分离方法分离纯化手段,从水稻(Oryza sativa L.)抗虫品种IR36甲醇粗提物中得到一种针状晶体,初步认为该晶体为一种糖甙黄酮类物质,通过该物质对褐飞虱Nilaparvata lugens(Stal)生物型Ⅱ若虫的活性测定,表明该种晶体对褐飞虱若虫的存活率、体重增加和羽化均具有显著的不良影响,不利于褐飞虱若虫的生长发育。     

水稻挥发性次生物质对褐飞虱寄主定向及生长的影响

从褐飞虱的抗虫与感虫水稻品种植株中提取挥发性次生物质,分析其对褐飞虱的定向选择、生长发育及成虫触角电位反应影响.结果表明,感虫品种TN1挥发性次生物质对褐飞虱生物型Ⅱ若虫的取食及生长发育未表现不良作用,对其定向选择有引诱作用;而抗虫品种IR36的挥发性物质对褐飞虱为负作用,表现为褐飞虱取食添加挥发性物质的人工饲料后,其死亡率均增加,生长发育受阻,且随着浓度的增加,不良影响加大.触角电位试验结果表明褐飞虱的电位反应总的趋势是对相同浓度的TN1挥发性物质的触角电位反应值比IR36大,且触角电位值基本都随着挥发性物质浓度的升高而增大;短翅型成虫电位值强于长翅型成虫,雄性成虫的电位值强于雌性成虫.挥发性物质气质联用检测分析结果发现抗虫与感虫水稻中挥发性次生物质的化学组成及含量相差较大,从抗感两个品种的挥发性物质中共检到44种已知化合物,部分化合物对褐飞虱有引诱作用.     

水稻品种抗褐飞虱不同生物型的稳定性

采用Tai氏方法分析估测12个水稻品种抗褐飞虱不同生物型的稳定性,以期为选育抗虫稳定性好的水稻品种提供较为有效的分析和监测方法.结果表明：光照强度、苗龄、施氮量对不同水稻品种对褐飞虱不同生物型的抗性表现及抗性稳定性有明显影响.抗褐飞虱生物型Ⅱ的品种中,RHT、RP1976-18-6-4-2、Ptb33的抗性较稳定,IR56的抗性不稳定,IR36、ASD7的抗性极不稳定;感褐飞虱生物型Ⅱ的品种中,TN1的感虫性稳定,桂华占、佛山油占、IR26的感虫性较稳定,国粳4号、Mudgo的感虫性不稳定.抗褐飞虱孟加拉型的品种中,RP1976-18-6-4-2、RHT、Ptb33的抗性不稳定,IR56的抗性极不稳定;感褐飞虱孟加拉型的品种中,桂华占、佛山油占、IR26的感虫性稳定;TN1、IR36的感虫性不稳定;国粳4号、Mudgo、ASD7的感虫性极不稳定.     

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.     

水稻品种和稻虱缨小蜂对褐飞虱协同作用的模拟分析

利用我们先前的试验结果和文献资料,组建了水稻品种－褐飞虱－稻虱缨小蜂３者相互关系的模拟模型．模拟分析表明水稻品种能直接和间接地通过物理或化学特性影响稻虱缨小蜂的寄生作用,其中以影响褐飞虱卵垂直分布型、稻虱缨小蜂的迁入时间、未成熟期历期和怀印量等的水稻品种特性起主要作用．同时,模拟分析还表明中等抗性的水稻品种,配以增强稻虱缨小蜂寄生作用的品种特性,就能有效地控制褐飞虱的危害．文中还就协调水稻品种抗性与天敌协同控制褐飞虱的途径进行了讨论．     

褐飞虱为害对不同抗性水稻品种苗期根系几种营养物质和总酚含量的影响

本文以对褐飞虱Nilaparvata lugens(St?l)具不同抗性水平的水稻品种为研究对象,通过在苗期接入不同密度褐飞虱后测定水稻根系可溶性糖、游离氨基酸、可溶性蛋白质和总酚变化情况,以明确水稻抗虫性与根系生理生化物质含量的关系.研究结果表明,根系中的可溶性糖除了苗龄8d不接虫的处理,其余处理均以感虫品种TN1含...     

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     

苗龄、光照强度和施氮量对抗褐飞虱水稻品种主要防御酶活性的影响

为探明苗龄、光照强度和施氮量对水稻主要防御酶活性的影响及其与抗褐飞虱的关系,分别就苗龄、光照强度和施氮量等因子对不同抗褐飞虱水稻品种苯丙氨酸解氨酶(PAL)、多酚氧化酶(PPO)和过氧化物酶(POD)活性的影响进行研究。结果表明:IR56、Ptb33和570011对褐飞虱生物型II的抗性与PAL和PPO活性密切相关,RHT对II型的抗性与PAL、PPO和POD活性密切相关,RP1976-18-6-4-2对II型的抗性与PAL活性密切相关,570011对II型的抗性与PAL和PPO活性密切相关;IR56对褐飞虱孟加拉型的抗性与PAL、PPO和POD活性密切相关,Rathu Heenati(RHT)和RP1976-18-6-4-2对孟加拉型的抗性与与PPO密切相关,570011对孟加拉型的抗性与POD活性密切相关。苗龄、光照强度和施氮量的单独作用或交互作用对不同水稻中防御酶活性有明显影响,但品种不同,其影响程度也不同。苗龄、光照强度和施氮量单独或是交互作用显著影响IR56中PAL和PPO、RHT和RP1976-18-6-4-2中PPO、Ptb33中POD及570011中PAL和POD的活性,苗龄显著影响IR56和RP1976-18-6-4-2中POD的活性,光照强度和施氮量单独或交互作用显著影响RHT和RP1976-18-6-4-2中PAL的活性,施氮量显著影响RHT中POD的活性,光照强度显著影响Ptb33中PAL的活性;苗龄和光照强度单独或交互作用显著影响570011中PPO的活性。     

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.     

褐稻虱生物型的监测和控制对策

广西等11个省、市、自治区的褐稻虱Nilaparvata lugens(Stal)生物型监测表明：我国目前除成都的褐稻虱属生物型1外,其他均以生物型2为优势种群。还发现云南思茅和广 西南宁的褐稻虱有部分个体可致害含抗性基因bph2的ASDT和IR36。并鉴定选出一些抗生物型2的品种可供目前推广使用。尚发现广西药用野稻绝大多数材料、普通野稻部分材料以及国际水稻抗褐稻虱圃中Ptb33及其衍生品种(系)具有广谱抗性。若用以培育具广谱抗性的新品种,则是控制褐稻虱新生物型产生和暴发为害的一个重要对策。     

褐飞虱生物型研究进展:致害性变异的遗传机制

能够“克服”水稻抗性的褐飞虱生物型的出现 ,是目前水稻育种及害虫防治工作中面临的重大难题。为探明褐飞虱生物型的形成机制 ,许多学者致力于生物型致害性的遗传学研究 ,然而得出的结论却不尽一致。该文综述了有关褐飞虱生物型研究中争论较多的 3个方面 ,即生物型致害性的稳定性 ,致害性的遗传机制 ,以及生物型的形成机制 ,并介绍了最新的研究进展 ,展望了该领域的研究方向     

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。     

迁人江淮稻区褐稻虱生物型跟踪监测及分析

该文对近年来褐稻虱迁入虫源的性质进行了探讨,结果表明迁入的虫源在鉴别品种Mudgo上的致害力,生存率、取食量和原始的种群生物型I没有明显的差别;两者在酯酶同工酶谱带数目和RF值也没有差异。迁入的虫源在田间抗性品种上明显表现虫量少。因此,迁入江淮稻区虫源仍是种群生物型I。人工在Mudgo上诱导产生的生物型1再回到感性品种上连续饲养8代,其对Mudgo的致害性降为1.O级,表明了褐稻虱生物型的不稳定性。     

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。