1986—1989年杂交稻种质资源抗褐飞虱鉴定研究

褐飞虱(Nilaparuata Lagens　stal)是我省水稻上的大害虫,亦为我国南方稻区及东南亚国家的主要害虫。特别从杂交水稻大面积推广后,高群体栽培,田间小气候更宜稻飞虱的繁殖。实践证明,栽培抗性品种,是经济有效的防治褐飞虱的主要措施之一。因此,我们从1986年开始进行了杂交水稻“三系”资源抗褐飞虱的鉴定研究,至1989年共鉴定2429份材料,表现高抗—一中抗( 0～3级)的材料为400份,占16.47%,为选育杂交水稻抗褐飞虱的新组合,提供可靠的科学依据。 一、试验技料与方法一,—,- (一)供试品种:由湖南杂交水稻研究中心资源室提供,其中恢复系2041份,…     

药用野生稻抗稻褐飞虱鉴定与利用技术研究

从198份药用野生稻资源中筛选出一批广谱高抗褐飞虱抗源（其中3份为免疫级）并对这些抗源进行了抗性遗传研究。研究结果表明其抗性是受一对显性基因控制的。通过离体幼胚培养获得绿苗,经过多代回交和自交,成功地将抗性基因转移到栽培稻中,获得了高世代（B4F5)株系。同时利用外源DNA花粉管导入法对药用野生稻广谱高抗褐飞虱基因导入到栽培稻进行了研究,获得了具有某些性状的后代。     

褐飞虱IR56种群的致害特征

含Bph3抗褐飞虱基因的水稻品种自20世纪80年代在东南亚推广后,迄今仍对褐飞虱有较好的抗性,受到我国抗褐飞虱育种专家的重视。在IR56水稻(含Bph3基因)上连续40多代胁迫饲养获得褐飞虱IR56寄主种群,从褐飞虱的生长、发育、繁殖以及水稻品种的抗感反应(SSST法测定)两方面对该种群的致害性进行了研究。结果表明:1)在抗性水稻IR56上,褐飞虱IR56种群的羽化率、初羽化成虫体质量、成虫寿命、产卵量、蜜露排泄量、体质量增量等均较褐飞虱TN1种群显著增加,若虫历期则显著缩短;与感虫水稻TN1上的IR56种群或TN1种群相比,除成虫寿命、蜜露排泄量和体质量增量显著下降外,羽化率、产卵量、卵孵化率无显著差异,初羽化成虫体质量、若虫历期尽管差异显著但数值上较接近(其差值不及IR56水稻上IR56种群与TN1种群差值的1/2)。2)水稻品种苗期抗性反应显示IR56水稻对褐飞虱IR56种群的抗性级别为7级,明显弱于对褐飞虱TN1种群的3级,但略强于TN1水稻对褐飞虱IR56种群或TN1种群的9级。显然,与褐飞虱TN1种群相比,褐飞虱IR56种群对抗性水稻IR56有较强的致害能力,与IR56种群或TN1种群对TN1水稻的强致害水平尽管有一定的差距,但多数指标较为接近。含Bph3基因的水稻品种RathuHeenati对IR56种群抗性为1级,推测可能与该水稻品种存在Bph3以外的其他抗虫基因有关。     

文摘

0174 水稻新的抗褐飞虱基因【刊、日】/根本博等//育种学杂志,第39卷第1号 IKEDA(1985)曾经采用生物型再检索和已知基因品种的杂交鉴定来判定抗褐飞虱品种的基因型,发现了数个具有新的抗褐飞虱基因的外国品种。本文利用具有一个未鉴定的隐性基因品种 Col. 5 Thailand(69-5)、Col. 11 Thailand(69-11)以及Chinsaba(190004)和具有一个未鉴定显性基因品种Balamawee(70-518)、Kaharamana(70-505)以及Pokkali(70-189)进行褐飞虱抗性基因的相对性鉴定。将各显隐性基因品种分别进行三品种间的杂交,然后研究杂种后代的褐飞虱抗性分离。结果发现,具有隐性基因的三个品种间杂交的F_1、F_2、F_3世代,出现感虫个体     

阔叶野生稻对四种主要害虫的抗性评价

采用国际通用的抗虫性评价方法，用华南４种主要水稻害虫对１５１份阔叶野生稻Ｏ．ｌａｔｉｆｏｌｉａ作抗性评价，取６个不同类型的材料进行对两种飞虱的抗性机制分析，结果认为：阔叶野生稻对褐稻虱ＮｉｌａｐａｒｖａｔａＬｕｇｅｎｓ高抗，优于抗性对照品种ＩＲ３６，抗性机制主要是非嗜食性，对白背飞虱中抗；对三化螟和稻瘿蚊则高感。     

栽培稻与药用野生稻杂种后代的形态学和细胞遗传学研究

 选用两个抗褐飞虱的药用野生稻编号材料与两个感虫栽培品种杂交，通过胚培养获得了F₁、BC₁F₁和F₂植株。F₁杂种表现出野生亲本紫色柱头、长芒及抗褐飞虱等特性，其花粉母细胞中期I染色体多为单价体(仅0.77个二价体)，甚至不能形成花药，因而表现雄性不育，仅获得一株F₂，染色体数目为2n=46。用栽培稻回交获得BC₁F₁植株为异源三倍体，中期I染色体构型为12.25Ⅰ+11.85Ⅱ+0.01Ⅲ。     

两个水稻抗褐飞虱隐性基因的遗传分析与初步定位

选用抗褐飞虱的海南普通野生稻渗入系WB01与感虫品种9311杂交,构建F2群体。采用141个具有多态性的SSR标记对303个F2:3株系进行分析,并应用MapMaker/EXP3.0和Windows QTL Cartographer2.0对水稻抗褐飞虱的数量性状基因座进行检测和遗传效应分析。共检测到2个抗性QTL,分别位于第4和第8染色体上,LOD值分别为2.92和3.15,贡献率分别为11.3%和14.9%。     

聚合白背飞虱和褐飞虱抗性基因创制杂交水稻恢复系

【目的】为了创制兼抗白背飞虱和褐飞虱的水稻恢复系,【方法】分别以抗褐飞虱材料B5(携带褐飞虱抗性基因Bph14和Bph15)及携带白背飞虱抗性位点qsI-4的籼型恢复系福恢7011为供体亲本,以骨干恢复系福恢676为轮回亲本,应用低世代分离群体田间表型结合单株鉴定与高世代稳定株系室内筛选和分子标记辅助选择相结合的方法,并对抗虫株系及其测交后代进行考查和农艺性状分析。【结果】选育出聚合Bph14、Bph15和qsI-4的恢复系材料3份,携带2个抗虫基因的恢复系材料3份。其中6份恢复系的褐飞虱抗性鉴定结果均表现中抗以上。通过抗性鉴定和杂交后代农艺性状分析筛选出具有生产应用潜力的恢复系材料2份。【结论】为褐飞虱和白背飞虱抗性聚合新种质的创制和应用提供了基础材料。     

聚合白背飞虱和褐飞虱抗性基因创制杂交水稻恢复系

【目的】为了创制兼抗白背飞虱和褐飞虱的水稻恢复系,【方法】分别以抗褐飞虱材料B5(携带褐飞虱抗性基因Bph14和Bph15)及携带白背飞虱抗性位点qsI-4的籼型恢复系福恢7011为供体亲本,以骨干恢复系福恢676为轮回亲本,应用低世代分离群体田间表型结合单株鉴定与高世代稳定株系室内筛选和分子标记辅助选择相结合的方法,并对抗虫株系及其测交后代进行考查和农艺性状分析。【结果】选育出聚合Bph14、Bph15和qsI-4的恢复系材料3份,携带2个抗虫基因的恢复系材料3份。其中6份恢复系的褐飞虱抗性鉴定结果均表现中抗以上。通过抗性鉴定和杂交后代农艺性状分析筛选出具有生产应用潜力的恢复系材料2份。【结论】为褐飞虱和白背飞虱抗性聚合新种质的创制和应用提供了基础材料。     

抗褐飞虱超级杂交稻新组合玮两优7713的选育与应用

利用抗稻瘟病优质骨干恢复系R6888与抗褐飞虱供体亲本珞扬69（含Bph6、Bph9）杂交,结合褐飞虱抗性鉴定和分子标记辅助选择,创制出强优势抗稻瘟病抗褐飞虱恢复系华恢7713。以华恢7713与低温敏两系不育系华玮338S配组培育出抗褐飞虱杂交水稻新组合玮两优7713。该组合丰产性好、米质优、抗褐飞虱,于2021年通过国家农作物品种审定委员会审定,2023年被确认为籼型两系超级稻品种,是中国首个优质抗褐飞虱国审超级稻品种,具有良好应用前景。     

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。     

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。     

聚合白背飞虱和褐飞虱抗性基因创制杂交水稻恢复系

【目的】为了创制兼抗白背飞虱和褐飞虱的水稻恢复系，【方法】分别以抗褐飞虱材料B5（携带褐飞虱抗性基因Bph14和Bph15）及携带白背飞虱抗性位点qsI-4的籼型恢复系福恢7011为供体亲本，以骨干恢复系福恢676为轮回亲本，应用低世代分离群体田间表型结合单株鉴定与高世代稳定株系室内筛选和分子标记辅助选择相结合的方法，并对抗虫株系及其测交后代进行考查和农艺性状分析。【结果】选育出聚合Bph14、Bph15 和qsI-4的恢复系材料3份，携带2个抗虫基因的恢复系材料3份。其中6份恢复系的褐飞虱抗性鉴定结果均表现中抗以上。通过抗性鉴定和杂交后代农艺性状分析筛选出具有生产应用潜力的恢复系材料2份。【结论】为褐飞虱和白背飞虱抗性聚合新种质的创制和应用提供了基础材料。     

寄主植物对3种稻飞虱解毒酶和保护酶活性的影响

 就不同寄主植物\[水稻品种TN1、IR42、Rathu Heenati（RHT）和武育粳3号以及稻田常见杂草稗草\]对3种稻飞虱\[褐飞虱(Nilaparvata lugens)、白背飞虱(Sogatella furcifera)和灰飞虱(Laodelphax striatellus)\]的存活率及解毒酶和保护酶活性的影响进行了研究。结果表明,3种稻飞虱在5种供试植物上的存活率明显不同,其中,褐飞虱在TN1上存活率最高,IR42、武育粳3号次之,在RHT和稗草上存活率极低或不能存活;白背飞虱和灰飞虱在TN1、武育粳3号和稗草上存活率较高,RHT、IR42上存活率显著降低。3种稻飞虱间,除谷胱甘肽S 转移酶和微粒体多功能氧化酶活性在若虫期无显著差异外,成虫期谷胱甘肽 S 转移酶、微粒体多功能氧化酶以及成虫和若虫期羧酸酯酶、超氧化物歧化酶和过氧化物酶的活性均存在显著差异。不同寄主植物对3种飞虱酶活性的影响程度不同,其中,对灰飞虱的影响最大,对褐飞虱的影响最小,对白背飞虱的影响居中。这与3种飞虱寄主范围表现出一致性。然而,即使在寄主适合度相似的供试植物上,3种飞虱间甚至同种飞虱成虫与若虫之间的变化并不一致,寄主适合度与解毒酶及保护酶间的关系因虫种、虫态、寄主植物而异。     

广谱抗稻瘟病种质75-1-127的褐飞虱抗性基因鉴定及分子标记辅助选择育种

【目的】水稻品系75-1-127携带广谱抗稻瘟病基因Pi9,已被广泛应用于抗稻瘟病水稻品种改良。笔者育种实践发现75-1-127表现出较强的褐飞虱抗性,因此鉴定该品系中的褐飞虱抗性基因并进行分子辅助选择育种。【方法】根据水稻品系B5中褐飞虱抗性基因Bph14和Bph15的序列,设计引物扩增75-1-127的基因组DNA,并对PCR产物进行测序分析。采用苗期集团法鉴定了75-1-127和B5的褐飞虱抗性表型。利用与Bph14与Bph15连锁的分子标记筛查了75-1-127为稻瘟病抗源回交转育的两系不育系后代,并鉴定了这些后代的稻瘟病抗性、褐飞虱抗性和主要农艺性状。【结果】75-1-127中含有与B5完全一致的Bph14和Bph15序列。75-1-127和B5苗期褐飞虱抗性均为1级。在以75-1-127为抗源改良的两系不育系中,携带Bph14、Bph15的单基因系或双基因系的褐飞虱抗性均得以改良,其中双基因聚合系的死苗率为8.5%,与供体亲本75-1-127以及阳性对照B5差异不显著,进一步证实75-1-127含有褐飞虱抗性基因。【结论】水稻品系75-1-127携带褐飞虱抗性基因Bph14和Bph15,可以作为抗源应用于水稻褐飞虱抗性育种。     

褐飞虱近似种伪褐飞虱和拟褐飞虱的寄主植物

 通过室内笼罩饲养法观察了褐飞虱\[Nilaparvata lugens (Stl)\]的两种同属近似种伪褐飞虱(N. muiri China)和拟褐飞虱\[N. bakeri (Muir)\]在水稻、游草\[Leersia hexandra (李氏禾)\]、秕谷草(L. sayanuka)等禾本科常见作物或杂草上的成虫繁殖力、卵和若虫发育情况。结果表明,伪褐飞虱、拟褐飞虱的适宜寄主不同于褐飞虱,前两者为游草和秕谷草,褐飞虱则为水稻。水稻上的伪褐飞虱和拟褐飞虱均能完成世代发育,但种群趋势指数分别仅0.2和0.02,不能持续繁衍。3种褐飞虱的繁衍能力有明显差别,褐飞虱明显高于伪褐飞虱和拟褐飞虱,三者的最高种群趋势指数分别为水稻上褐飞虱的333.82、秕谷草上伪褐飞虱的82.06和游草上拟褐飞虱的39.28。     

测报灯下褐飞虱及其两种近似种的数量动态

2008年和2009年,在我国广西、湖南、江西及浙江等4省5地,对测报灯下褐飞虱及其两个近似种(伪褐飞虱和拟褐飞虱)的数量动态进行了研究。结果表明,灯下褐飞虱比例相对较高,2008年和2009年的比例分别为58.4%和50.5%;伪褐飞虱稍少,分别为41.5%和46.8%;拟褐飞虱最少,分别为0·1%和2·7%。总体上,前期伪褐飞虱为优势种,后期褐飞虱为优势种。但是,不同地区间褐飞虱及其近似种动态格局有明显差异,广西两地以褐飞虱为主,达60.4%~91.3%,但湖南临湘、浙江富阳以伪褐飞虱为主,达59.3%~80.7%。广西两地褐飞虱4月灯下即有发生,6月就开始处于优势地位,6-7月和10月(或10-11月)出现两个高峰;而江西万安、湖南临湘、浙江富阳5-6月份灯下才开始出现褐飞虱,至9月份才超过50%,仅在9-10月出现1个高峰。正确鉴别灯下褐飞虱种类对于改善稻飞虱预测预报有重要意义。     

褐飞虱不同品系杂交子代抗药性和适合度的变化

通过室内筛选得到了对甲胺磷具有极高水平抗性的抗性品系（抗性倍数198.63）。利用该抗性品系与敏感品系、田间种群杂交,杂交子代的抗性水平都明显地倾向于抗性品系,表明杂交子代的抗性水平有利于本地抗性的发展。通过建立实验种群生命表,发现与敏感品系和田间种群相比,抗性品系及其与敏感品系、田间种群杂交子代的生物适合度都有显著下降,表明抗性品系及其杂交子代种群增长具有很大的不利性,从而减少了抗性虫源数量,有利于本地敏感性的回复。从褐飞虱迁飞、杂交子代抗药性及生物适合度变化的角度,讨论了迁飞扩散对褐飞虱的甲胺磷抗性发展的影响。     

利用PEG6000模拟研究干旱胁迫对褐飞虱取食和产卵的影响

 在实验室条件下,以感虫品种TN1、抗虫品种IR36和抗旱品种旱优3号为材料,采用聚乙二醇6000（PEG6000）模拟干旱处理水稻植株,研究干旱胁迫对褐飞虱取食和产卵的影响。结果表明,在同一水稻品种上,褐飞虱雌成虫在稻株上数量随着PEG6000浓度的上升而显著减少（P<0.001）,而褐飞虱若虫在不同PEG6000浓度处理的水稻植株上数量无显著差异（P=0.093）。褐飞虱雌成虫在48 h内的蜜露分泌量和在稻株上72 h内的产卵量均与PEG6000浓度呈显著负相关。在感虫品种TN1上,褐飞虱若虫在不同浓度PEG6000处理稻株上的分布无显著差异;而在抗旱品种旱优3号和抗虫品种IR36上,随着PEG6000浓度的上升,水稻基部的褐飞虱若虫数量明显增多。在TN1和旱优3号上,褐飞虱雌成虫蜜露分泌量随PEG6000浓度上升而显著减少;而在IR36上,褐飞虱雌成虫在不同浓度PEG6000处理水稻植株上的蜜露分泌量均很少且无显著差异。