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。     

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。     

不同致害性褐飞虱种群的DNA多态性研究

采用RAPD-PCR方法,对分别在水稻品种TN1、Mudgo和ASD7上纯化82代的3个不同致害性褐飞虱种群的基因组DNA多态性进行了分析。从205个RAPD引物中筛选出了具种群特异性的引物10个,结果表明： 尽管未达到统计意义上的显著差异,雌、雄两性试虫种群间的遗传多样性一般高于种群内,种群内的多样性则以未经抗性品种筛选的TN1种群最高。用相似性系数进行类平均距离法聚类,能将同一致害性种群的各个个体与其他致害种群分开,雌、雄虫均无一例外,表明不同致害性种群间存在明显的遗传分化;同时雌、雄两性试虫分别归为2组,提示褐飞虱致害性遗传可能与性染色体连锁。不同致害性种群存在特有条带,有可能用于进一步建立褐飞虱个体致害性检测的分子标记。     

我国褐飞虱若干地理种群致害性的研究

褐飞虱致害性变异是水稻品种抗性利用的一个重要障碍,监测田间种群的致害性对水稻抗虫品种的培育和利用有重要意义。本文采用蜜露量法对采集自云南勐海、贵州遵义和旧州、广西南宁、湖南衡阳以及浙江富阳等6个褐飞虱田间种群对IR26(含Bph1)和IR42(含bph2)的致害性进行了研究,发现勐海种群对IR26、IR42均有较强的致害性,遵义、旧州、南宁和衡阳种群仅对IR26致害性较强,而对IR42相对较弱;富阳种群对IR26、IR42的致害能力均相对较弱。采用SSST法进一步比较了西南稻区云南勐海、贵州遵义和旧州褐飞虱种群对TN1、IR26、Mudgo、ASD7、IR36、IR42、IR56、Rathu Heenati、Ptb33和Babawee等10个水稻品种的致害性,结果表明:勐海种群的致害性最强,主要体现在对Rathu Heenati、IR56、Ptb33等含Bph3基因的致害性显著强于旧州种群和遵义种群;后两者间,除旧州种群对IR36致害性显著较强外,对其他品种的致害性均无显著差异。总体上,处于东南季风带之外、云南西南部的勐海褐飞虱种群致害性明显强于来源于东南季风带之内的5个褐飞虱种群,进一步为我国西南稻区西部与云贵高原东缘及以东地区分属不同的褐飞虱迁飞场提供了重要依据。     

稻褐飞虱致害性遗传与性别的关联性研究

以单雌蜜露排泄量和体重增量作为致害性指标,研究了稻褐飞虱Nilaparvata lugens (Stål)的致害性遗传与性别的关联性。褐飞虱弱致害种群（TN1种群）与强致害种群（Mudgo种群或ASD7种群）（已分别用水稻品种TN1、Mudgo和ASD7强迫饲养82代）在抗虫品种水稻上的致害力差异明显,适宜作为遗传分析的亲本材料。当用蜜露排泄量作为致害性指标时,两种处理（TN1种群与Mudgo种群,TN1种群与ASD7种群）正、反杂交的F₁代雌成虫平均蜜露排泄量存在极显著差异,由此可以推断正交F₁代群体与反交F₁代群体致害性存在明显差别。用体重增量作为致害性指标进行实验,得到的结论与上述研究完全一致。以上的结果可推测稻褐飞虱致害性可能属于伴性遗传。     

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     

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。     

中国南宁和越南褐飞虱不同地理种群比较

比较了我国南宁、越南河内、河静、顺化、胡志明市、九龙江6个褐飞虱地理种群的差异.结果表明:南宁、河内、河静、顺化的褐飞虱种群能致害含Bph1和bph2抗虫基因的水稻品种,而越南胡志明市、九龙江褐飞虱种群的致害能力更强,对含Bph1、bph2、Bph3、bph4抗虫基因的水稻品种均表现为致害或强致害;南宁、河内、河静、顺化褐飞虱若虫在水稻品种TN1、Mudgo、ASD7上的存活率均在52％以上,在Rathu Heenati、Babawee、Ptb33上的存活率均低于44％;胡志明市、九龙江褐飞虱若虫除了在Rathu Heenati上的存活率低于50％外,在其他品种上的存活率都在50％以上.南宁、河内、顺化褐飞虱若虫在TN1、Mudgo、ASD7上的发育历期显著短于在Rathu Heenati、Babawee、Ptb33上的发育历期;河静褐飞虱若虫在TN1、Mudgo、ASD7上的发育历期与在Rathu Heenati、Ptb33上的发育历期差异不显著.胡志明市褐飞虱若虫在TN1、ASD7上的发育历期显著短于在Rathu Heenati、Babawee、Ptb33上的发育历期;九龙江褐飞虱若虫在TN1、Mudgo、ASD7、Rathu Heenati、Babawee、Ptb33上的发育历期差异不显著.选择性试验表明,接虫192 h后,南宁、河内褐飞虱若虫在Rathu Heenati、Babawee、Ptb33上的虫口密度显著低于在TN1、Mudgo和ASD7上的虫口密度;河静褐飞虱若虫在Babawee上的虫口密度显著低于在TN1、Mudgo上的虫口密度;顺化、胡志明市褐飞虱若虫在Babawee上的虫口密度显著低于在TN1、Mudgo、ASD7、Rathu Heenati上的虫口密度;九龙江褐飞虱若虫在Babawee、Ptb33上的虫口密度显著低于在TN1、ASD7上的虫口密度.本研究发现,我国南宁褐飞虱田间种群与越南河内、顺化、河静(属于越南中部及北部地区)的褐飞虱田间种群致害性相似,从而为“越南中北部是褐飞虱迁入我国的虫源地”提供了新的证据.     

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…     

不同虫源和致害性的褐飞虱体内共生菌的种群动态

通过对不同地理种群和致害性的褐飞虱体内共生菌,在高温和抗性水稻品种作用下的种群动态研究表明,在正常湿度下褐飞虱体内共生菌的数量随若虫的生长发育而增加,5龄若虫期是共生菌增长的关键期;同一种群的褐飞虱秋季共生菌数量明显高于夏季。广西田间种群的短翅雌虫体内的共生菌数量显高于浙江省的杭州和龙游种群,经高温处理后,3个生物开共生菌数量均显减少,但其子代共生菌的数量在正常温度下马上恢复,与未经高温处理的褐飞虱共生菌数量基本相同,取食抗性品种的生物型1和田间种群的褐飞虱体内的共生菌数量均明显减少,取食抗性品种的第2代的共生菌又均比第1代少。这说明高温对共生菌的影响是暂的,而抗性品种的对共生菌的作用与褐飞虱种群对品种的适应性有关。     

褐飞虱不同致害性种群体内共生菌18S rDNA部分序列比较

分离纯化了褐飞虱3种不同致害性种群体内类酵母共生菌 (yeast-like symbionts, YLS),并对其18S rDNA基因序列进行了比较。结果表明,褐飞虱3种不同致害性种群体内类酵母共生菌18S rDNA均扩增出600 bp左右的片断。依据获得的18S rDNA特异性序列,结合已知真菌的18S rDNA部分序列,构建了不同宿主的YLS分子系统树。结果显示, 褐飞虱3种不同致害性种群体内的YLS同属子囊菌亚门（Ascomycotina）的核菌纲（Pyrenomycetes）,并与此纲中的Hypomyces chrysospermus亲缘关系相对最近。     

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。     

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。     

辽宁水稻品种抗灰飞虱鉴定及其抗性机制研究

为探明辽宁地区水稻品种对本地灰飞虱Laodelphax striatellus(Fallén)的抗性水平及其抗虫机制,本研究利用改进的苗期集团鉴定法,以IR36为抗虫对照品种、武育粳3号为感虫对照品种,对42份辽宁地区主栽水稻品种和研究待推广品种进行了水稻苗期对灰飞虱抗性鉴定,并从中选取20份不同抗性水平的品种进行了排趋性和抗生性的测定。结果表明:从42份水稻材料中仅筛选出1份抗虫材料辽优5218,中抗品种11份,其余均为感虫或高感品种。在不同水稻类型中,杂交稻的抗虫性普遍较常规稻强,而从水稻株型上看,抗性品种大多为披散型。抗虫机制研究发现,抗虫品种辽优5218和中抗品种港育129兼具排趋性和抗生性,是非常理想的抗性种质资源,中抗品种港源8号和粳优558具有很强的排趋性,也是较为理想的抗性资源,为抗性机制的深入研究提供了材料。但大部分省内主栽主推品种不具备对灰飞虱的抗性,应引起重视。     

地上部植食者褐飞虱对不同水稻品种土壤线虫群落的影响

地上和地下部生物群落的交互作用对于调控陆地生态过程具有重要作用。在盆栽条件下利用2×2析因设计研究了褐飞虱(Nilaparvata lugens)取食不同水稻品种后对土壤线虫群落的影响。结果表明, 褐飞虱侵害水稻9 d后, 感虫品种(广四和汕优63)的土壤线虫总数、属数及自生线虫(食细菌线虫、食真菌线虫和捕食性线虫)数量增加, 并且一般达到显著水平(P<0.05); 而上述指标在抗虫品种(汕优559和IR36)土壤中则呈现相反的趋势。植食性线虫数量在强感虫品种广四上显著增加(P<0.05), 而在强抗虫品种IR36上显著减少(P<0.05)。褐飞虱和水稻品种对土壤线虫的生态指数(线虫通道指数、Shannon-Wiener指数、成熟度指数、富集指数和结构指数)没有明显影响, 可能与供试土壤线虫群落组成单一及褐飞虱作用时间较短有关。总之, 褐飞虱强烈影响土壤线虫数量、群落组成和营养结构, 并且作用的方向(促进或抑制)和程度依赖于水稻的品种特性, 揭示出地上部植食者的短期侵害将对稻田土壤生态系统的结构和功能产生深远影响。     

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。