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。     

水稻白背飞虱、褐飞虱取食动态研究

白背飞虱Sogatella furcifera(Horvāth)和褐飞虱Nilaparvate lugens(St1)在水稻上混合发生,以口针刺入维管束组织吸食汁液,并排出蜜露。对褐飞虱的吸食和排蜜露,Suenaga(1959)、Sogawa(1970)、Sogawa和Cheng(1979)、Heinrichs等(1981)、顾秀慧等(1987)、都健等(1991)均有研究报道,但白背飞虱的取食报道很少,两种飞虱种群的系统取食动态未见报道。本文于1987年采用茚三酮法,同时逐日测定白背飞虱和褐飞虱所排的蜜露量,以蜜露的多少来表示相对取食量,分析取食动态,为制订防治对策,调整防治适期,合理评价和利用抗性品种提供科学依据。     

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.     

褐飞虱取食诱导的MAPK3基因在水稻叶鞘组织中的定位

利用Northern杂交技术,对促分裂原活化蛋白激酶基因（MAPK3,BPHiw103）进行了表达分析,同时,针对抗虫水稻B5植株接种褐飞虱若虫48h后的叶鞘组织切片进行了原位定位。Northern杂交结果表明,在褐飞虱取食后,MAPK3 mRNA整体表现为上调的特性。原位杂交显示,褐飞虱取食前,MAPK3在水稻叶的薄壁组织中大量表达;而取食后,在韧皮部表达明显增加,在薄壁组织表达则呈下降趋势。这一点在叶心组织切片中表现最为明显。这些结果说明,水稻在受褐飞虱若虫取食诱导和刺激后,MAPK3的表达在受伤部位急剧增加,推测MAPK3基因可能在水稻对褐飞虱的抗性反应中发挥作用。     

取食施硅水稻对褐飞虱成虫体内保护酶和解毒酶活性的影响

【目的】本研究旨在明确褐飞虱Nilaparvata lugens成虫取食施硅水稻对其体内保护酶及解毒酶活性的影响,为硅介导的水稻抗虫性的应用提供证据。【方法】以TN1(感虫品种)为供试水稻品种,采用营养液添加Na₂SiO₃·9H₂O的方法设置112 mg Si/L(Si+)和0 mg Si/L(Si-)2种施硅水平,通过酶活性分析测定取食Si+或Si-水稻植株24, 48, 72和96 h后褐飞虱成虫体内保护酶[过氧化氢酶(catalase, CAT)、过氧化物酶(peroxidase, POD)和超氧化物歧化酶(superoxide, SOD)]以及解毒酶[谷胱甘肽S-转移酶(glutathione-S-transferase, GST)、羧酸酯酶(carboxylesterase, CarE)和多功能氧化酶(mixed-functional oxidase, MFO)]活性的动态变化。【结果】与取食Si-水稻植株的褐飞虱成虫相比,取食Si+水稻植株24和48 h时,褐飞虱成虫POD活性分别显著增加101.2%和55....     

不同品种的水稻乙醇提取物对褐飞虱的影响

不同品种的水稻乙醇提取物对褐飞虱的影响张古忍１廉斌３古练权２周强１张文庆１（１中山大学昆虫学研究所,２中山大学化学系广州５１０２７５;３暨南大学化学系广州５１０６３２）＊国家博士后基金、广东省自然科学基金、广东省博士后基金、中山大学生物防治国家重点实...     

灌浆期水稻受褐飞虱侵害后赤霉素含量的变化

应用酶联免疫吸附法(ELISA)研究灌浆期水稻协优963、TN1受褐飞虱Nilaparvata lugens(Stl)若虫侵害后根、叶片赤霉素(gibberellin,GA)含量的变化,以探讨褐飞虱若虫侵害后灌浆期水稻耐虫性与植物体内源激素的关系。结果表明:虫口密度40头/株和80头/株120头/株侵害灌浆期水稻协优963后3d根GA含量显著下降,40头/株和80头/株侵害后协优963后3d根冠(叶片)比显著下降;40头/株侵害协优963后6d根冠比显著下降。40头/株、80头/株和120头/株侵害灌浆期水稻TN1后3d根GA含量显著下降;80头/株和120头/株侵害TN1后6d根GA含量显著下降,120头/株侵害TN1后6d根冠比显著下降。表明灌浆期水稻协优963、TN1受褐飞虱若虫侵害后基本变化趋势为根GA含量、GA含量根冠比下降(3d、6d),叶片GA含量变化规律不明显;耐、感虫水稻品种变化一致,变化幅度无明显差异。     

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     

水稻品种抗性对褐飞虱和白背飞虱种群动态的影响

用ＴＮ１、Ｎ２２、ＡｓＤ７和Ｐｔｂ３３等４个抗虫性差异明显的水稻品种测定了褐飞虱和白背飞虱在它们上面的栖息率、落卵量、卵存活率、若虫存活和发育状况,以及后代种群数量表现。结果表明,Ｐｔｂ３３通过减少２种飞虱的栖息率、落卵量,降低卵和若虫存活率,延长若虫的发育时间,抑制后代的种群数量增长,表现出明显的抗性。Ｎ２２对白背飞虱、ＡｓＤ７对褐飞虱的后代种群建立与发展均表现明显的抑制作用。２种飞虱在ＴＮ１上     

褐飞虱诱导的水稻cDNA文库的构建及锌指蛋白基因的分离

从褐飞虱取食48h后的水稻幼苗中提取总RNA并纯化出mRNA,经反转录合成第一、二链cDNA,去除小于400bp的cDNA片断后,连接EcoRI人工接头,与去磷酸化的噬菌体长短臂连接,体外包装后感染,成功构建了含1.1×106重组子的褐飞虱诱导的水稻cDNA表达文库,重组子平均外源片断为1.5kb,扩增后的cDNA文库滴度为1.1×1011pfu/mL,适用于筛选低丰度mRNA的cDNA克隆。将已筛选得到的ESTBPHiw001为探针,在褐飞虱诱导的水稻cDNA文库中筛选得到1.4kb的全长锌指蛋白基因,命名为OsBi2。Northernblot分析说明此基因可能在水稻对褐飞虱的防卫反应中起作用。     

Effect of Some Environmental Pollutants on the Superoxide Dismutase Activity in Lemna

Exposure of Lemma sp. to SO₂ resulted in an increased activity of superoxide dismutase. About 3 to 4 fold increase in the activity was observed within 30 minutes after the plants were fumigated with 10 ml/l of SO₂. Paraquat, a well known superoxide generator, doubled the enzyme activity after 1 hour of treatment with 0.1 mM paraquat. Superoxide dismutase activity was also enhanced by cadmium treatment but the response was not immediate. Optimum increase in the activity of enzyme was observed after 4 days of treatment with 40 mg/l of cadmium in the medium. Treatment with H₂O₂ very clearly inhibited the activity of superoxide dismutase in Lemna.     

灰飞虱胁迫对水稻叶片中防御酶活性及细胞超微结构的影响

为探讨灰飞虱为害对水稻叶片的防御酶及细胞结构的影响,利用透射电镜观察了灰飞虱取食不同时间后叶片细胞超微结构的变化并测定了防御酶的活性。灰飞虱为害后,透射电子显微镜观察显示,随着灰飞虱取食时间延长,感虫水稻‘Kittake’的叶片细胞逐渐出现质壁分离,叶绿体发育异常,结构趋于模糊,72h后叶绿体膜破裂,叶绿体基粒片层完全溶解或断裂;抗虫品种‘Mudgo’叶绿体结构完整,基粒及片层结构完好,抗虫水稻的厚壁组织细胞内聚集了大量电子致密物,细胞内结晶状物质可能为酚类化合物。抗感水稻植株体内的苯丙氨酸解氨酶（PAL）和过氧化物酶（POD）的活性随灰飞虱取食时间延长而显著升高,多酚氧化酶（PPO）活性则表现出先上升后下降的趋势,且‘Mudgo’中的3种防御酶活性明显高于‘Kit—take’的,表明3种酶的活性均受灰飞虱为害诱导升高,但‘Mudgo’中3种酶活性上升的速度和幅度均高于‘Kittake’。     

水稻对褐飞虱抗性相关蛋白的双向电泳分析

以药用野生稻(Oryza officinalis)的转育后代B5(高抗褐飞虱(Nilaparvata lugens Stl))与感虫品种明恢63 (Oryza sativa L.)为亲本,构建了一个重组自交系群体.通过抗褐飞虱鉴定,筛选出极端抗虫株系和极端感虫株系,运用分群分析法(bulked segregant analysis,BSA)分别建成了极端抗虫集团(resistant bulk)和极端感虫集团(susceptible bulk)的蛋白质池.利用双向电泳技术,分别分析了极端抗虫集团和极端感虫集团受虫害与未受虫害的秧苗蛋白质的变化.结果发现,虫害48 h后,感虫集团的一个分子量为40 kD的蛋白质P40 (pI=6.3)的表达明显减弱甚至消失,而在抗虫集团中,P40的表达未受影响.与褐飞虱为害后抗虫株系和感虫株系不同的生理反应相联系,推测P40与水稻受褐飞虱虫害后引起的应答反应相关.     

水稻对褐飞虱抗性相关蛋白的双向电泳分析

以药用野生稻 (Oryzaofficinalis)的转育后代B5 (高抗褐飞虱 (NilaparvatalugensSt l) )与感虫品种明恢 6 3(OryzasativaL .)为亲本 ,构建了一个重组自交系群体。通过抗褐飞虱鉴定 ,筛选出极端抗虫株系和极端感虫株系 ,运用分群分析法 (bulkedsegregantanalysis ,BSA)分别建成了极端抗虫集团 (resistantbulk)和极端感虫集团 (susceptiblebulk)的蛋白质池。利用双向电泳技术 ,分别分析了极端抗虫集团和极端感虫集团受虫害与未受虫害的秧苗蛋白质的变化。结果发现 ,虫害 48h后 ,感虫集团的一个分子量为 40kD的蛋白质P40 (pI=6 .3)的表达明显减弱甚至消失 ,而在抗虫集团中 ,P40的表达未受影响。与褐飞虱为害后抗虫株系和感虫株系不同的生理反应相联系 ,推测P40与水稻受褐飞虱虫害后引起的应答反应相关     

利用抑制消减杂交分离受褐飞虱取食下调的水稻基因

为了分离受褐飞虱取食抑制的水稻基因,采用抑制消减杂交的方法,以正常生长的水稻幼苗为目标群体,以褐飞虱胁迫32 h的水稻幼苗作为对照群体,构建了含200个重组质粒的SSH cDNA文库.随机挑选50个重组质粒进行反向Northern差异筛选后,再经Northern杂交验证,得到2个受褐飞虱取食抑制的基因:一个是Lhca,编码水稻光系统Ⅰ天线蛋白;另一个基因(bpHd002)与肌苷-5'-单磷酸脱氢酶基因有同源性.以BpHd002为探针筛选水稻幼苗cDNA文库分离出该基因的全长cDNA(BpHd002A).其长度为1 285bp,含有一由519 bp组成的完整的阅读框,编码的蛋白质具有两个CBS结构域.     

镍处理对水稻叶片H_2O_2 积累和抗病的诱导效应

2 .2 0mmol/L的硝酸镍处理水稻幼苗后第 3天用稻白叶枯菌 (Xanthomonasoryzaepv .oryzae)挑战接种 ,硝酸镍处理的稻苗病情比对照明显减轻 ,并且叶片中过氧化物酶 (POD)活性上升 ,过氧化氢酶 (CAT)和抗坏血酸过氧化物酶 (APX)活性明显下降 ,H2 O2 和丙二醛 (MDA)含量显著增加。这些结果表明 ,H2 O2 积累与镍诱导的抗病作用密切有关     

Production of Transgenic Rice Homozygous Lines with Enhanced Resistance to the Rice Brown Planthopper

Mature seed‐derived callus from an elite Chinese japonica rice (Oryza sativa L.) cv. Eyi 105 was cotransformed with two plasmids, pWRG1515 and pRSSGNA1,containing the selectable marker hygromycin phosphotransferase gene (hpt), the reporter β‐glucuronidase gene (gusA) and the snow‐drop (Galanthus nivalis) lectin gene (gna) via particle bombardment. After two rounds of selection on hygromycin‐containing medium, resistant callus was transferred to hygromycin‐containing regeneration medium for plant regeneration. Twenty‐six independent transgenic rice plants were regenerated from 152 bombarded calli with a transformation frequency of 17%. Seventy‐three percent of transgenic plants contained all three genes, which was revealed by PCR/Southern blot analysis. Thirteen out of 19 transgenic plants containing the gna gene expressed GNA (68%) at various levels with the highest expression being approximately 0.5% of total soluble protein. Genetic analysis confirmed Mendelian segregation of transgenes in progeny. From R2 generations with their R1 parentplants showing 3:1 Mendelian segregation patterns, we identified three independent homozygous lines containing and expressing all three transgenes.Insect bioassay and feeding tests showed that these homozygous lines had significant inhibition to the rice brown planthopper (Nilaparvata lugens, BPH) by decreasing BPH survival and overall fecundity, retarding BPH development and reducing BPH feeding.This is the first report that homozygous transgenic rice lines expressing GNA, developed by genetic transformation and through genetic analysis‐based selection, conferred enhanced resistance to BPH, one of the most damaging insect pests in rice.