稻株中抗原次生物质含量变化及其对水稻褐飞虱抗性的影响

 对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，即HPLC谱图中的4个谱峰（峰1、峰2、峰8、峰12）对应的次生化合物的含量变化及其对抗性的影响进行了研究。结果表明，某些品种不同苗龄稻株对褐飞虱生物型Ⅱ的抗性差异，极可能就是这4个相关抗原次生化合物在不同生育期的含量变化所致；与水稻植株其他部位相比，这4种抗原次生物质在叶鞘中的含量最低。这也许是褐飞虱喜欢聚集在叶鞘部位取食的化学因素之一。     

Mechanism Analysis of Rice Resistance Protein OsRRK1 Against the Brown Planthopper

【Objective】 OsRRK1 (Rop-interacting receptor-like kinase 1) protein in rice is the first RLCK VI family protein in rice that has been studied. It plays an important role in regulating the curling of rice leaves and the defense against brown planthoppers. However, the mechanism of its regulation of resistance to the brown planthopper remains unclear. We attempt to further explore the mechanism of OsRRK1 gene resistance to the brown planthoppers. 【Method】The interaction between OsRRK1 protein and OsLecRK (lectin-like receptor kinase), OsLecRK1, OsLecRK2 and OsLecRK3 was analyzed by yeast two-hybrid method. OsLecRK is a candidate gene for BPH15 range of anti-brown planthopper, and is an important member of rice innate immune system. OsLecRK is involved in not only rice innate immune response, including resistance to brown planthoppers, white leaf blight and rice blast, but also the development of rice. The gene clusters of OsLecRK1, OsLecRK2 and OsLecRK3 constitute the anti-brown planthopper gene BPH3. Rice containing the BPH3 gene has a broad spectrum and lasting insect resistance. Meanwhile, DNAMAN software was used to analyze the homology of OsLecRK with OsLecRK1, OsLecRK2 and OsLecRK3. 【Result】The analysis results of DNAMAN showed that OsLecRK has high homology with OsLecRK1, OsLecRK2 and OsLecRK3, and the proteins shared more than 50% identity. The results of yeast two-hybrid analysis showed that OsRRK1 interacted with OsLecRK, OsLecRK2 and OsLecRK3.【Conclusion】OsRRK1 participates in the process of resistance to the brown planthoppers through interacting with BPH15 and BPH3 candidate genes.     

稻株挥发物在调节褐飞虱、白背飞虱种内种间关系中的作用

以TN1为供试水稻品种,研究了稻株挥发物在褐飞虱、白背飞虱寻找寄主及调节两种飞虱种内种间关系中的作用。结果表明健康稻株挥发物对褐飞虱、白背飞虱具有明显的引诱作用。当稻株被一种飞虱为害12 h后,其所释放的挥发物对另一种飞虱有明显的引诱作用,但对同种飞虱则无显著的吸引或驱避作用。随着为害程度的加重（为害1 d以上）,两种飞虱均避开虫害株而趋向健康稻株。     

一份抗纹枯病水稻品种ZH5的抗病虫特性和生物学性状

两年的温室、大田人工接种和自然诱发等抗病虫鉴定结果表明,ZH5除抗纹枯病外,对稻瘟病、白叶枯病和稻飞虱也具有较好的抗性。生育期、株型观察和稻米外观品质分析表明,ZH5综合农艺性状好,具备“理想株型”的特征。由于具有优质、高产、多抗的特性,ZH5是无公害优质稻生产的理想品种,也是优质、多抗育种,特别是抗纹枯病育种的理想抗源材料。     

Effect of Nitrogen on Water Content, Sap Flow, and Tolerance of Rice Plants to Brown Planthopper, Nilaparvata lugens

Water content (WC) and sap flow from leaf sheath of rice plants with varying nitrogen levels at different growth stages,and fluctuations in relative water content (RWC) of rice plants being damaged by brown planthopper (BPH), Nilaparvata lugens were determined in the laboratory, and the tolerance of rice plants to BPH at different nitrogen regimes was evaluated in the greenhouse at International Rice Research Institute (IRRI), the Philippines. The results indicated that both WC and RWC were increased significantly, as the amount of sap flow from rice plants was reduced statistically, with the increase of nitrogen content in rice plants. RWC in rice plants applied with high nitrogen fertilizer decreased drastically by the injury of BPH nymphs, while the reduced survival duration of rice plants with the increase of nitrogen content was recorded. These may be considered to be one of the important factors in increasing the susceptibility to BPH damage on rice plants applied with nitrogen fertilizer.     

Impact of Nitrogen,Phosphorus and Potassium on Brown Planthopper and Tolerance of Its Host Rice Plants

The brown planthopper (BPH), Nilaparvata lugens (Stål), appeared as a devastating pest of rice in Asia. Experiments were conducted to study the effects of three nutrients, nitrogen (N), phosphorus (P) and potassium (K), on BPH and its host rice plants. Biochemical constituents of BPH and rice plants with varying nutrient levels at different growth stages, and changes in relative water content (RWC) of rice plants were determined in the laboratory. Feeding of BPH and the tolerance of rice plants to BPH with different nutrient levels were determined in the nethouse. Concentrations of N and P were found much higher in the BPH body than in its host rice plants, and this elemental mismatch is an inherent constraint on meeting nutritional requirements of BPH. Nitrogen was found as a more limiting element for BPH than other nutrients in rice plants. Application of N fertilizers to the rice plants increased the N concentrations both in rice plants and BPH while application of P and K fertilizers increased their concentrations in plant tissues only but not in BPH. Nitrogen application also increased the level of soluble proteins and decreased silicon content in rice plants, which resulted in increased feeding of BPH with sharp reduction of RWC in rice plants ultimately caused susceptible to the pest. P fertilization increased the concentration of P in rice plant tissues but not changed N, K, Si, free sugar and soluble protein contents, which indicated little importance of P to the feeding of BPH and tolerance of plant against BPH. K fertilization increased K content but reduced N, Si, free sugar and soluble protein contents in the plant tissues which resulted in the minimum reduction of RWC in rice plants after BPH feeding, thereby contributed to higher tolerance of rice plants to brown planthopper.     

不同水稻品种对褐飞虱为害的耐性和补偿作用评价

利用采自云南高原粳稻区病叶分离的17份水稻白叶枯病菌株,在30份水稻品种上接种进行致病型初步鉴定。研究表明可以将17个菌株分为7个致病型（Ⅰ~Ⅶ）,其中Ⅴ型菌为云南高原粳稻区的优势菌群。初步构建了一套包含7个品种（黄玉、毫糯扬、TN1、珍珠矮、IR26、南粳33、金南风）的高原粳稻白叶枯病菌的鉴别品种,明确了7个致病型在这套鉴别品种上的反应型。早生爱国3号(Xa-3)、IR1545-339(xa-5)、IRBB21（Xa-21）、扎昌龙（Xa-22t,Xa-24t）对所接种菌均表现抗病,在云南高原粳稻育种中具有较好的利用前景。     

籼型杂交水稻抗褐飞虱育种研究

 对80份籼型杂交水稻恢复系的抗褐飞虱特性鉴定表明,30份材料对褐飞虱抗性达中抗以上水平,其中12份材料的持抗性优于ASD7。将这12份材料的抗级为0～3级、持抗期≥7 d的优质抗性材料归为一级抗性材料。经杂种优势的测定、外观米质评价、白叶枯病和稻瘟病抗性鉴定,筛选出对两病一虫达中抗水平,与协青早A的杂种产量比对照汕优10号增产12.9%的杂交水稻新恢复系埃红/台1059;以及高抗褐飞虱、高抗稻瘟病、中抗白叶枯病且外观米质极好的恢复系LS2/密阳46。     

Bph36介导的抗性机制及相关信号通路的研究

褐飞虱（Nilaparvata lugens Stål., BPH）是水稻最主要的害虫之一,给水稻生产造成严重的危害。携带不同抗性基因的抗褐飞虱水稻材料抗性机制不同,挖掘普通野生稻抗褐飞虱基因并研究其介导的抗性机制及相关信号通路对水稻育种具有重要的意义。本研究基于课题组前期从广西普通野生稻‘W2183'挖掘出的位于4号染色体InDel标记S13和X48之间38 kb处新基因Bph36,以‘9311'和‘抗蚊青占'为感性对照,05RBPH16和NIL-Bph36为抗性对照,通过褐飞虱宿主选择性、蜜露量测定、褐飞虱存活率及褐飞虱生长速率等方法分析Bph36介导的抗褐飞虱机制;同时,以‘抗蚊青占'为感性对照,NIL-Bph36为抗性对照,通过qRT-PCR分析植物防御昆虫侵害的三大信号途径：水杨酸、茉莉酸和乙烯相关基因表达量的差异。抗性机制研究结果表明：褐飞虱在抗性材料植株上的虫口密度显著低于感性材料植株,抗性材料上的褐飞虱存活率、群体生长率及取食后排泄的蜜露量均比感性对照显著降低。Bph36介导的抗性机制是寄主抗生性和害虫趋避性相互作用的结果。qRT-PCR结果表明：褐飞虱取食后,各个时间段抗性材料NIL-Bph36植株中水杨酸合成相关基因EDS1、PAD4、PAL和水杨酸途径病程相关蛋白基因PR10的表达量显著高于感性材料‘抗蚊青占'植株中的表达量;抗性材料NIL-Bph36植株中,茉莉酸合成基因LOX2和茉莉酸积累基因AOS2的表达量比褐飞虱取食前显著提升,但是比同时段感性材料植株中表达量显著降低;褐飞虱取食后,抗、感性材料植株中乙烯信号途径基因EIN2的表达量都受到抑制,基因ACO3表达量都提高,但2种材料间的差异不显著。茉莉酸途径和乙烯途径参与了NIL-Bph36植株抗褐飞虱的基础防御反应,但Bph36激活的抗性不是茉莉酸和乙烯依赖的信号防御途径而是激活水杨酸依赖的系统获得性抗性。研究结果为进一步研究Bph36与其他抗性基因聚合,培育兼有多种抗性机制和防御信号途径的优良品种奠定基础。     

水稻品种RP1976-18-6-4-2对褐飞虱和稻瘿蚊的抗性评价及其遗传分析

对水稻品种RP1976-18-6-4-2进行褐飞虱和稻瘿蚊的抗性评价及其遗传分析。结果表明,该品种抗褐飞虱生物型Ⅱ、孟加拉型及稻瘿蚊中国Ⅱ型和中国Ⅳ型,它对褐飞虱生物型Ⅱ和孟加拉型的抗性由1对显性基因和1对隐性基因控制;对稻瘿蚊中国Ⅱ型和中国Ⅳ型的抗性由1对显性基因控制。     

水稻抗虫品种对褐飞虱和白背飞虱种群增长的影响

 利用实验种群生命表和Morris-Watt模式综台评价了5个已推广的水稻品种对褐飞虱 Nilaparvata lugens Stal和白背飞虱Sogatetla furcifera Horvath的抗性及品种对稻飞虱各虫态的抗性作用大小。IR36、汕优6号、协优10号、秀水620和丙664对褐飞虱种群增长有明显的抑制作用；而品种秀水620、丙664和协优10号对白背飞虱呈中抗水平。同时发现，品种对稻飞虱各虫态抗性作用在成虫产卵期最明显，对褐飞虱表现为：成虫产卵期>卵孵化期>高龄(3-5龄)若虫期>低龄(1-2龄)若虫期；对白背飞虱则为：成虫产卵期>低龄若虫期>高龄若虫期>卵孵化期。     

中国杂交稻的"超感虫性"研究概况

介绍了高度感虫的中国杂交稻推广带来水稻害虫生态地位发生的变化.褐飞虱和白背飞虱上升为杂交稻上最突出的极易爆发成灾的重要害虫.20世纪70年代以前,白背飞虱只是水稻上的次要害虫,但80年代以来其种群大大增加.由于它从中国南部杂交稻种植区大范围迁飞,白背飞虱也成为中国中部地区粳稻上的重要害虫.由于种植具有抗褐飞虱基因Bph1的杂交稻组合,褐飞虱种群曾得到暂时的控制.然而,抗虫性的杂交稻在中国中部和南部稻飞虱迁飞区推广以后,褐飞虱生物型发生了改变,对抗虫品种产生了适应性.1990年以后,以前表现抗虫的杂交稻变得高感褐飞虱.缺乏抗虫性主基因不是中国杂交稻对稻飞虱超感性的充分理由,杂交稻旺盛生长的杂种优势可能是稻飞虱生殖力提高的部分原因.中国杂交稻对稻飞虱的超感虫性是从不育系遗传而来的.因此,杂交稻抗虫性的提高有赖于不育系的改良.利用持久抗性和多抗性的IR品种如IR64作为恢复系是改善中国杂交稻的超感虫性的一种有效方法.杂交稻上二化螟和三化螟为害也有所增加.与常规稻相比,杂交稻是一种更有利的食料植物且耐虫性更强.进行水稻产量损失的估计,尤其是水稻本身对螟虫为害的补偿能力,以及螟虫和杂交稻之间的生态学关系的研究有助于评价杂交稻对螟虫田间抗性的实际影响.     

转Cry30Fa1基因抗褐飞虱水稻的获得及鉴定

将编码高效杀褐飞虱蛋白的苏云金芽胞杆菌基因Cry30Fa1密码子改造后,通过农杆菌介导法转入蜀恢818(R818),并最终获得46个转基因植株。通过定量PCR及Western Blot鉴定了Cry30Fa1在转录水平和蛋白水平的表达,并通过分子检测固定稳定表达的抗性基因,并结合传统育种系谱法选择具有优良农艺性状株系。对选育的株系在室内和大田环境下进行了抗虫性鉴定,选育的R818-Cry30Fal株系抗性明显优于亲本材料并达到抗的水平;在单株抗虫试验中,观察到了转基因株系对褐飞虱具有致死作用。说明转入Cry30Fa1基因使水稻产生了对褐飞虱抗性。培育出了具有抗褐飞虱蛋白的新型恢复系R818-Cry30Fal,为三系杂交育种提供了新的抗性材料并丰富了抗褐飞虱水稻种质资源。     

褐飞虱危害在水稻植株光谱反射率上的表现

利用手持式光谱仪测定了褐飞虱为害后稻株的光谱反射率。在可见光和近红外区,随褐飞虱虫量和虫龄的增加稻株光谱反射率呈下降趋势,近红外光区的光谱反射率可很好地表征褐飞虱不同龄期、不同虫量及成虫产卵对稻株的危害程度。各波长处的光谱反射率与褐飞虱虫量间存在明显的负相关,并且在520～570nm和700～1000nm波长范围内的相关性达到了极显著水平。褐飞虱为害后稻株光谱的红边斜率和红边面积也分别与虫量存在极显著相关。利用虫害后稻株在可见光波长550nm处的反射率(R550)和近红外光区波长760nm处的反射率(R760)、红边参数值与未受害稻株相应值的比值建立了褐飞虱虫量的预测模型,发现在19次预测中,各模型的预测正确率为53%～79%,且R760因子对褐飞虱虫量有相对较好的预测效果。     

温度对水稻抗褐飞虱特性的影响

 为研究温度对水稻抗褐飞虱特性的影响,于2007年和2008年应用苗期集团筛选法（SSST）在杭州地区的自然条件下测定了抗性水稻品种IR26和IR36对田间褐飞虱的抗性,同时比较了不同温度（22℃、25℃、28℃、31℃和34℃）下IR26和IR36对褐飞虱的抗性、可溶性糖和草酸含量的变化。自然条件下,IR26已完全失去对杭州种群褐飞虱的抗性,而IR36仍具中等抗性。在25℃到34℃的范围内随着温度升高,IR26对褐飞虱抗性减弱,但22℃条件下抗性比25℃更弱。IR36在温度升高的条件下对褐飞虱的抗性总体呈降低趋势,在31℃和34℃下也已完全失去对褐飞虱的抗性。在22~25℃条件下,IR26和IR36的持抗期均在25℃下最长,分别为9 d和11 d。3个品种稻株中的可溶性糖含量均随温度升高而增加,而草酸含量则随温度升高先增加后下降,在25℃时为最大值。不同温度下及不同水稻品种之间稻株内可溶性糖和草酸的含量均有显著差异。     

水稻品种对稻飞虱抗性鉴定方法的比较研究

采用苗期群体筛选、苗期单株鉴定、分蘖盛期单株鉴定、蜜露量测定和若虫发育历期测定5种方法,分别测定了6个新近育成的、不同类型的水稻优质、高产新品种对褐飞虱和白背飞虱的抗性反应。多数品种在苗期接虫鉴定情况下的抗性表现都是一致或十分接近的,而且与品种的类型和抗感性无关。但少数品种随着苗龄的增大,其抗虫性有不同程度的提高。蜜露斑面积测定结果与分蘖盛期接虫鉴定结果基本吻合,初步将蜜露斑面积与抗性级别的关系拟定为：蜜露斑面积［mm2/(雌虫·d)］ 0～100.0≈ 0～3级,100.1～200.0≈5级,>200.1 ≈ 7～9级。综合多项测定指标,认为分蘖盛期接虫鉴定较苗期鉴定更能准确地反映水稻品种成株期的抗性水平;苗期群体筛选和蜜露量测定是水稻抗飞虱的两个快速、便捷、准确的鉴定方法。     

经除草剂处理的水稻对褐飞虱体内几种酶及水稻受褐飞虱为害程度的影响

褐飞虱５龄若虫在不同除草剂不同剂量处理的水稻上短期取食(取食１ h)和长期取食（３龄若虫取食至５龄,约７ d）,然后测定其体内代谢酶、保护酶的变化。褐飞虱取食除草剂处理的水稻后其体内羧酸酯酶活性不论是短期取食还是长期取食均极显著高于对照（未施用除草剂）;乙酰胆碱酯酶活性明显高于对照;稻乐思、苯达松低剂量、丁草胺高剂量处理短期取食后超氧化物歧化酶活性显著低于对照,所有处理长期取食明显高于对照;过氧化物酶活性除了稻乐思300 mL/hm2和苯达松1500 mL/hm2处理短期取食低于对照外（但没有达显著差异）,也不同程度地高于对照。褐飞虱在除草剂处理的水稻上蜜露排泄量显著增加,水稻受害程度与对照相比极显著加重。除草剂处理后的水稻游离氨基酸的含量增加而蔗糖含量下降,由此表明除草剂施用后对水稻和褐飞虱具有双向效应     

水稻新品种（系）对褐飞虱抗性的筛选及评价

 采用改进的苗期集团筛选法，测定了1999 ~2002年国家和浙江省水稻育种攻关项目的769个水稻新品种（系）对褐飞虱的抗性反应。结果表明，在769个品种中筛选出抗级为0~5级的品种93个，其中长持抗期（LD）、中持抗期（MD）和短持抗期（SD）级的品种分别有3、13、77个。同时对1999~2000年和部分2001年苗期抗级为0~5级的47个水稻品种进行成株期持抗期鉴定，发现苗期与成株期LD、MD、SD相一致的品种分别有3、3、15个；苗期为SD、成株期为MD的品种有3个，成株期无持抗期的品种有21个；苗期为MD、成株期为SD的品种有3个。试验进一步表明，利用水稻苗期和成株期的受害级别（5级）和持抗期长短（MD~LD）来评价耐褐飞虱水稻品种是一种比较可行的方法。     

苗期抗性不同的水稻品种成株期对褐飞虱的抗性

 在浙江富阳评价了汕优63（含Bph1）、IR42（含bph2）、IR56（含Bph3）和TN1(感虫对照)以及新近育成的杂交稻中浙优1号、国稻6号等苗期抗性不同的水稻品种成株期对褐飞虱的抗性。结果表明,苗期中抗（5级）以上的水稻品种在成株期均表现出明显的抗性;苗期高感(9级)的水稻品种成株期亦感虫,但田间虱烧出现时间和虱烧程度有所差异。苗期高感的中浙优1号田间“虱烧”发生时间比同样高感的TN1晚5 d,推测中浙优1号对褐飞虱有一定的耐受性,这是在苗期鉴定中不能体现的。因此,应重视对苗期感虫的优良水稻品种的成株期抗性鉴定。     

水稻品种(组合)对褐飞虱抗性的田间表现

在褐飞虱大发生的2007年单季稻期间,以TN1作为感虫对照,在浙江省金华市评价了48份水稻品种(组合)的田间成株期抗性表现。结果表明,16个品种(组合)表现为田间成株期感虫,其他32个品种(组合)具有中抗以上水平,其中丙04-123、Ⅱ优845、宜香845、中组14、嘉兴优04-1和IR36等品种(组合)达高抗水平。在持久抗性方面,除高抗品种外,秀水09、新嘉优99、嘉优22-5、秀优0969、宁04-81、丙04-103、丙04-08、丙04-123、R4101、丙04-132、丙05-129、丙05-227、浙粳23和浙粳22等品种(组合)具持抗性。试验表明,成株期田间褐飞虱抗性评价对生产实践具有更重要的意义。