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.     

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.     

褐飞虱对抗性水稻品种Mudgo个体致害性指标

在28±1℃下,观测了褐飞虱Nilaparvata lugens羽化24?h内短翅型雌成虫在敏感水稻品种TN1及抗性品种Mudgo上的寿命及体重增量。结果表明,取食抗性品种时,试虫的平均增重与寿命之间表现出明显的正相关。寿命在7天内的个体,存活期间平均体重增量为负值,而存活7天以上的个体则平均增重明显。进一步研究了初羽化的褐飞虱长翅型雌成虫在TN1及Mudgo上取食第1～4天的体重增量、寿命及产卵量,结果发现试虫在Mudgo上的这3个生物学参数之间存在明显正相关。其中,寿命及体重增量较好地反映出害虫个体对抗性品种的致害能力,可作为个体致害性指标。根据研究结果,提出将羽化后在Mudgo上存活7天以上或最初4天内体重增量大于0.1mg的雌成虫定为能够致害该抗性品种的个体。     

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     

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1d和3d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...     

虫害诱导抗性水稻挥发物增强邻近感性水稻品种对褐飞虱的直接和间接抗性

【目的】褐飞虱Nilaparvata lugens是为害水稻的重要害虫。本研究旨在明确褐飞虱为害诱导的抗性水稻品种(IR64, ASD7和IR56)挥发物对感性品种TN1抗虫性的影响,为褐飞虱的绿色生态防控提供理论和技术指导。【方法】以水稻-褐飞虱-稻虱缨小蜂Anagrus nilaparvatae为研究对象,利用未被为害和经褐飞虱雌成虫为害(褐飞虱为害诱导)的水稻(IR64, ASD7, IR56和TN1)挥发物处理TN1植株,测定TN1植株上褐飞虱单雌产卵量和单雌蜜露分泌量、若虫存活率和卵孵化率;分别利用H型嗅觉仪和Y型嗅觉仪测定褐飞虱雌成虫和稻虱缨小蜂对上述不同处理TN1植株的选择性。【结果】褐飞虱为害诱导的抗性水稻挥发物处理TN1植株后均可降低褐飞虱单雌产卵量,而未被为害的抗性水稻挥发物处理后不影响褐飞虱单雌产卵量。健康TN1植株经褐飞虱为害诱导的IR64挥发物处理后可降低单雌蜜露分泌量,但对卵孵化率和若虫存活率无影响;同时还降低对褐飞虱的引诱作用,而增强对稻虱缨小蜂的引诱作用。且健康TN1植株经褐飞虱为害IR64和TN1诱导的挥发物处理后,其挥发物组分中仅2-庚酮的相对含量发...     

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。     

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.     

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。     

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。     

水稻品种诱导白背飞虱药剂敏感性及其相关酶活性变化的研究

白背飞虱雌成虫取食N22后,对马拉硫磷敏感性随取食天数增加呈增高趋势;而对叶蝉散的敏感性变化则正相反,在取食N22 1天后酯酶／羧酸酯酶即表现高水平的诱导活性,尔后随取食时间延长而降低,取食抗褐飞虱品种ASD7后,其体内酶活及对药剂抗性呈升高趋势。不同水稻品种中总酚含量以N22显著为高,相关分析表明,水稻叶鞘中的酚类物质可能是品种影响飞虱药剂敏感性的主要因素之一,因此,在生产实践中,适宜的杀虫剂与飞虱抗性品种应协同使用,以充分发挥各自的有效作用。     

苗期水稻响应褐飞虱取食的基因差异表达分析

【目的】褐飞虱Nilaparvata lugens (St?l)是水稻的重要害虫之一,主要刺吸水稻韧皮部汁液为害,对水稻生产造成严重的产量和经济损失。为研究水稻响应褐飞虱取食的分子机制,对褐飞虱取食6 h后的苗期水稻进行转录组测序及基因差异表达分析。【方法】采用illumina二代测序技术获得褐飞虱取食前后水稻组织的转录组数据,利用RSEM软件进行基因表达定量和DEseq2进行差异表达分析;从差异表达基因中随机选取20个基因采用荧光定量PCR技术进行验证;采用GeneMerge软件对差异表达基因进行KEGG和GO富集分析。【结果】褐飞虱取食后,水稻转录组中的1 104个基因出现了差异表达,其中435个基因表达上调,669个基因表达下调。荧光定量PCR结果显示,20个差异表达基因中18个基因的表达变化趋势和测序结果一致,证明了转录组分析结果可靠。GO和KEGG富集分析表明,表达上调基因主要与水稻氧化应激、海藻糖合成及次生化合物代谢有关,显著富集在14个KEGG通路和30个GO功能分类中;而表达下调基因主要参与水稻纤维素、蛋白质及脂肪酸合成过程,显著富集在29个KEGG通路和26个GO功能分类。在差异表达基因中,分别有61个转录因子和13个水杨酸和茉莉酸信号通路相关基因。【结论】褐飞虱取食激发了水稻的应激反应和保护机制,同时还降低了营养合成的过程,是飞虱为害造成水稻减产的原因之一。本研究初步揭示了苗期水稻响应褐飞虱取食的差异表达基因,为研究水稻-褐飞虱互作机制以及褐飞虱抗性水稻品种培育提供了参考和依据。     

三个褐飞虱寄主种群对氨基酸需求的分化(英文)

取分别在水稻品种TN1 (常用感虫对照 )、Mudgo(含Bph1 )或ASD7(含bph2 )上连续饲养 3 0代以上的3个褐飞虱Nilaparvatalugens寄主种群 ,分别饲养于 2 0种氨基酸总量与配比不同的全纯人工饲料上 ,以羽化率、短翅率、若虫历期以及初羽化成虫体重为指标对不同种群的氨基酸需求进行了比较。发现不同褐飞虱种群随氨基酸营养条件的改变有明显不同的表现 ,其中Mudgo种群最容易受到氨基酸营养条件的影响 ,而TN1种群所受影响最小。抗虫品种ASD7和Mudgo上的两褐飞虱种群所需的最佳氨基酸总浓度 (分别为 4 0 %～ 4 8%、4 0 % )高于TN1种群 (2 4%～ 3 2 % ) ,同时 ,前两种群对必需氨基酸浓度的变化较TN1种群敏感。这些结果表明 ,不同褐飞虱寄主种群对饲料氨基酸的需求存在明显的分化 ,推测氨基酸可能是抗虫水稻品种胁迫褐飞虱致害性变异的一种重要机制。     

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。     

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。     

华中地区五种水稻品种对褐飞虱生活史和种群动态的影响

【目的】通过研究华中地区5种主栽水稻品种对褐飞虱Nilaparvata lugens (St?l)生活史和种群动态的影响,评价褐飞虱个体和种群对5种水稻品种的取食适应性特征,为华中地区主栽水稻的应用推广和褐飞虱的防控提供数据参考。【方法】利用两性生命表理论,研究华中地区5种水稻("深两优3117"、"金优957"、"齐两优908"、"丰优989"、"汕优63")对褐飞虱生活史参数的影响,并用软件模拟5种水稻喂饲下褐飞虱种群动态发生情况。【结果】不同水稻品种对褐飞虱4-5龄若虫的影响最大,取食"齐两优908"后褐飞虱发育历期较其他水稻品种显著延迟(P0.05);"汕优63"和"金优957"饲喂下的褐飞虱产卵量显著低于其它3种水稻品种(P0.05);"齐两优908"喂饲处理下,褐飞虱成活率较其他4种水稻品种显著降低(P 0.05)。褐飞虱在5种水稻品的净增值率(R0)由高到低依次为"丰优989""深两优3117""汕优63""金优957""齐两优908"。【结论】华中地区5种主栽水稻品种,"齐两优908"对褐飞虱成活率具有显著的降低效果;褐飞虱取食"丰优989"和"深两优3117"后种群净增值率最高。     

RNAi和取食不同品种水稻后白背飞虱多铜氧化酶4基因的表达差异及生物学效应

【目的】分析RNAi及取食不同品种水稻后白背飞虱Sogatella furcifera多铜氧化酶4(multicopper oxidase 4, MCO4)基因的表达差异和生物学效应,以期为该基因的功能研究提供理论依据。【方法】通过生物信息学技术方法分析白背飞虱MCO4基因的核苷酸和氨基酸序列;利用RNAi技术沉默白背飞虱3龄若虫的MCO4基因,检测显微注射法和饲喂法的沉默效率,研究该基因被干扰后对白背飞虱3龄若虫存活率的影响;白背飞虱成虫取食不同抗性水稻品种24 h后,采用RT-qPCR检测其体内MCO4基因表达量的变化,并统计其体重。【结果】白背飞虱MCO4基因的核苷酸序列全长为2 166 bp,编码721个氨基酸。显微注射法进行MCO4基因的RNAi可成功沉默白背飞虱的MCO4基因,且沉默效率远高于饲喂法。MCO4基因被RNAi沉默后白背飞虱3龄若虫存活率显著低于正常若虫的。与取食水稻感虫品种TN1相比,取食水稻抗虫品种IR26的成虫MCO4基因表达量显著增加,且成虫体重显著降低。【结论】显微注射法可以更好地干扰白背飞虱MC04基因的表达。沉默MCO4基因对白背飞虱3龄若虫的存活率有显著影响,我们推测MCO4基因在白背飞虱取食水稻中具有重要的作用。