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.     

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。     

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...     

褐飞虱对吡虫啉的抗性机理和靶标分子毒理学

褐飞虱Nilaparvata lugens是水稻最重要的害虫之一,长期依赖化学防治导致了该害虫对不同类型杀虫剂抗性的产生,对新烟碱类杀虫剂吡虫啉高水平抗性的产生更是造成了巨大的粮食生产损失。近年来在褐飞虱对吡虫啉抗性机理,以及在抗药性机理研究推动下吡虫啉作用靶标褐飞虱神经系统烟碱型乙酰胆碱受体（nicotinic acetylcholine receptors, nAChRs）毒理学等方面取得了许多研究进展。nAChRs是昆虫神经系统中最重要的神经递质受体,是几类重要杀虫剂的作用靶标,其中以新烟碱类杀虫剂为代表。通过对比敏感品系和室内连续筛选获得的高抗吡虫啉品系,在褐飞虱两个nAChRs亚基Nlα1和Nlα3中均发现了抗性相关点突变Y151S,该突变导致了受体与吡虫啉结合亲和力的显著下降,而对内源神经递质乙酰胆碱的亲和力影响很小。Nlα1与褐飞虱另外两个亚基Nlα2和Nlβ1共聚成一个受体,构成吡虫啉低亲和力结合位点;Nlα3与褐飞虱另外两个亚基Nlα8和Nlβ1共聚成一个受体,构成吡虫啉高亲和力结合位点。不仅褐飞虱nAChRs与吡虫啉抗性相关,某些nAChRs附属蛋白也直接影响褐飞虱对吡虫啉的抗性,如Lynx蛋白。关于褐飞虱nAChRs组成、抗药性相关变异、受体附属蛋白对抗药性的影响等方面的研究,均为国内外前沿报道,不仅有助于对新烟碱类杀虫剂抗性机理的理解,对昆虫nAChRs毒理学同样具有很大的推动作用。     

游草是褐飞虱越冬的转主寄主

<正> 关于水稻褐飞虱Nlaparvata lugens Stal越冬寄主的研究,目前国内一致认为,水稻和普通野生稻OrgzaSativa f.Spontanea是褐飞虱安全越冬的主要寄主,并将它们作为褐飞虱安全越冬的生态指标。但对游草Learsta hexandra Sw.能否成为褐飞虱越冬寄主,自1958年湖南雷惠质等同志报道褐飞虱可以卵在当地游草上越冬到现在,仍然众说纷云,争论不休。对于游草是不是褐飞虱越冬寄主,本人认为:在翌年有水稻作为交替食料的地区,褐飞虱当年可以卵在当地游草上越冬,游草作为越冬的转主寄主,但不能成为褐飞虱连续完成一个世代的越冬寄主。     

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     

褐飞虱成虫唾液细菌蛋白的鉴定

【目的】通过鉴定褐飞虱Nilaparvata lugens(St?l)水状唾液中的细菌蛋白,了解其唾液中的细菌种类。【方法】利用双层膜夹蔗糖溶液的方法对褐飞虱成虫唾液进行收集,超滤浓缩后进行电泳,然后利用液相色谱-电喷雾串联质谱(LC-ESI-MS/MS)方法鉴定蛋白,与Uniprot的细菌蛋白数据库进行比对从而鉴定褐飞虱成虫唾液中的细菌蛋白。【结果】在褐飞虱成虫唾液中鉴定到22种细菌的35种蛋白,这些蛋白主要参与能量代谢过程、蛋白的折叠和合成以及氨基酸代谢过程。这些细菌分布在变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)和厚壁菌门(Firmicutes)3个门。蛋白种类较多来源于变形菌门。【结论】鉴定到蛋白的这些细菌可能在褐飞虱的生活史中扮演重要角色。     

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．     

利用生精细胞制备孤雄胚胎干细胞

中国科学家近日在水机理方面取得重大突破,成功分离了抗褐飞虱基因Bph14,这是国际上应用图位克隆法分离得到的第一例水稻抗虫基因。Bph14就像一个。哨兵：当褐飞虱危害水稻时,该基因可感知到这一信号,并将信号传达到细胞核,调动其他基因的抗虫机制,抑制害虫的取食和消化,使害虫的生长发育受阻,     

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.     

利用普通野生稻褐飞虱抗性改良水稻恢复系的研究

褐飞虱是我国水稻主要害虫之一,挖掘和利用稻飞虱抗性基因,选育抗稻飞虱的水稻品种是目前防治褐飞虱最科学、安全的一种措施。本研究利用具有高抗褐飞虱显性基因的抗源材料HS204作为抗源供体,以恢复系明恢65、582、MR等作为轮回亲本,通过回交,苗期群体鉴定和成株期农艺性状选择,成功地将高抗褐飞虱基因转育到轮回亲本中,获得45份抗性纯合株系,同时其配合力、米质等其他农艺性状也得到了相应改善。     

水稻对白背飞虱抗性筛选方法的探讨

水稻品种对害虫抗性的筛选方法是水稻抗虫育种和抗虫性研究的基础。关于水稻品种对褐飞虱抗性的筛选方法,国内外均已有报道(巫国瑞等,1976;1983;1984;吴荣宗等,1984;IRRI,1977)。至于对白背飞虱抗性的筛选方法,国外最近亦有报道(Khush,1982)。我们自1978年开始进行白背飞虱抗性的筛选和研究,1984年开始又承担了全国水稻育种攻关协作组常规大组关于白背飞虱抗性的鉴定工作,现将有关方法和结果简报如下     

褐飞虱Nl15基因的克隆及功能分析

【目的】植食性刺吸式口器昆虫的唾液蛋白参与调控植物抗虫防御反应,影响其对寄主植物的适应性。本研究旨在通过克隆褐飞虱Nilaparvata lugens重要唾液蛋白基因Nl15,调查其时空表达模式,明确其在褐飞虱致害性中的作用。【方法】基于褐飞虱IR56种群转录组数据,用RT-PCR克隆褐飞虱基因Nl15 cDNA序列,并进行生物信息学分析。利用qPCR检测其在褐飞虱TN1和IR56种群不同发育阶段(卵、1-5龄若虫和雌雄成虫)和雌成虫不同组织(头、胸、腹和足)中的表达模式。通过显微注射dsRNA对褐飞虱TN1和IR56种群的4龄若虫进行Nl15的RNAi,利用qPCR检测Nl15 RNAi后褐飞虱若虫中Nl15的相对表达量以及Nl15 RNAi后褐飞虱若虫取食3 d时水稻植株中防御相关基因(OsLecRK4, OsMPK10, OsWRKY24, OsLox, OsNPR1和OsGns5)的相对表达量,并生物测定Nl15 RNAi后褐飞虱的存活率以及成虫蜜露量和体质量增量。【结果】克隆了褐飞虱Nl15 cDNA序列(GenBank登录号：OK181113),其开放阅读框长1 008 bp;预测编码335个氨基酸,理论等电点为7.54,分子量为38.7 kD,含有23个氨基酸的信号肽序列和一个糖基化修饰位点,不存在跨膜结构域和其他已知的功能域;Nl15与灰飞虱Laodelphax striatellus同源蛋白氨基酸序列一致性为45%。发育表达谱结果表明,Nl15在褐飞虱各个发育阶段均表达,在3-4龄若虫中的表达量最高;组织表达谱结果表明,Nl15在褐飞虱雌成虫头部中的表达量最高,且在IR56种群头部中的表达量高于在TN1种群头部中的。RNAi实验结果表明,与注射dsGFP的对照组相比,注射dsNl15的处理组中Nl15的表达量显著降低了89.5%,褐飞虱的存活率以及成虫蜜露量和体质量增量均显著降低,上述6个水稻防御相关基因的表达量显著上调。【结论】褐飞虱IR56种群中的Nl15参与褐飞虱与水稻的防御与反防御分子互作。本研究为进一步阐述褐飞虱克服抗虫基因的机制及揭示昆虫与植物互作的分子网络提供了思路。     

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。     

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。     

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…     

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...     

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.     

国际水稻所水稻新株系的抗性评价

为了进一步扩大我国稻种资源,丰富水稻育种材料,引进了165份国际水稻研究所在非洲进行穿梭育种的水稻新株系,于2011年和2012年在湖北生态条件下进行稻瘟病抗性、白叶枯病抗性和褐飞虱抗性的评价。评价结果表明,在165份新株系中有14份株系在宜昌和恩施2个稻瘟病病圃鉴定均表现抗或中抗稻瘟病,有40份株系同时高抗或抗白叶枯病菌株ZHE173和GD1358,有19份株系抗或中抗褐飞虱,有7份株系同时抗白叶枯病和稻瘟病,有8份株系同时抗白叶枯病和褐飞虱,有1份株系同时中抗稻瘟病、褐飞虱和白叶枯病。部分材料正在作为中间材料用于水稻育种。