鐘平生，梁廣文，曾 玲

(1.華南農業(yè)大學昆蟲生態(tài)研究室，廣州 510642;2.惠州學院生命科學系，廣東 惠州 516007)

白背飛虱Sogatella furcifera(Horváth)是水稻上的重要遷飛性害蟲，長期以來施用化學藥劑是控制稻飛虱最有效的途徑。但化學藥劑的長期大量不合理使用導致害蟲對多種殺蟲劑產生了不同程度的抗藥性 (梁天錫和毛立新，1996;姚洪渭等，2000;Endo and Tsurumachiw，2001;Wang et al.，2008a)。近年來，隨著水稻種植模式、品種結構和氣候環(huán)境條件的改變 (侯再芬等，2007;陳仕高，2008;凌炎等，2009)，稻飛虱暴發(fā)頻率逐漸升高、發(fā)生面積逐年加大，危害程度不斷加重，給水稻的優(yōu)質高產構成了嚴重威脅 (程家安和祝增榮，2006;李淑勇等，2009)。利用抗蟲品種是控制稻飛虱的有效措施 (丁克軍等，1993)，但如果大面積連續(xù)種植抗性基因單一的抗蟲品種，較易引起稻飛虱產生新生物型，使原來的抗蟲品種失去抗性 (黃所生等，2011)。為了深入了解珠三角地區(qū)水稻栽培品種對白背飛虱的抗性及抗原次生物質對白背飛虱種群增長的影響，探明不同抗原次生物質組成、差異對白背飛虱的抑制機理，本文從抗感水稻品種的植株中提取次生物質，應用高效液相色譜 (HPLC)技術分析測試次生物質的組成與含量，為探討水稻抗蟲性與抗原次生物質之間的互作關系提供依據。

1 材料與方法

1.1 材料

供試品種:粵農占、雙桂、粳秈89等品種由廣東省農科院水稻所提供;小農占、秈小占由江門市新會興業(yè)發(fā)展有限公司提供。

1.2 抗性品種樣品處理

將供試品種種子洗凈、催芽后播種在65 cm×45 cm×10 cm的苗箱內，行距5 cm，行長20 cm。每品種設3個重復，各品種隨機排列，放于網室內培養(yǎng)，并罩以大塑料紗養(yǎng)蟲籠防蟲 (60目)。待秧苗長至3葉時，每品種采集5株健壯植株，剪碎、混勻，反復縮分后，稱取 (100.0±0.2)mg，用5 mL甲醇浸泡12 h，取其上層清液，待溶劑揮發(fā)干后，加入5 mL體積分數為50%的甲醇水溶液重新溶解，作為測試樣品，采用趙穎等 (2004)的方法測定稻株中抗原次生物質。每樣品5次重復，各峰面積取其平均值以測定水稻植株的抗性次生物質含量。

1.3 HPLC測定的色譜條件

樣品在HP1100高效液相色譜儀上采用C18反相柱 (Hypersil ODS 5 μm，410 mm×250 mm)，以1%乙酸水溶液 (A)和乙腈 (B)的混合溶劑為梯度洗脫的流動相進行測定。色譜條件參照Mattice等 (2001)和趙穎等 (2004)的方法，并對其方法略作改進，將流動相梯度調整為:在1.5 mL·min－1流速下，以8%B洗脫3 min后，在22 min內提高到35%B，再在4 min內繼續(xù)提高到80%B，最后在 11 min內降回 8%B，共運行40 min。進樣量10 μL，紫外檢測 OD320值。采集前30 min的色譜數據，確定相應色譜峰的保留時間和面積積分。

1.4 數據分析

譜圖中保留10～19 min的13個譜峰的峰面積值用于數據分析，運用主成分分析法 (PCA)對這13個譜峰進行研究，以確定與抗白背飛虱有關的主要譜峰。同時將白背飛虱在抗性品種上的增長指數 (I)與這13個特征峰的峰面積值進行多元回歸分析，以確定這些主要譜峰對水稻抗蟲性的相對貢獻，采用唐啟義等 (2007)的方法進行統(tǒng)計分析和統(tǒng)計檢驗。

1.5 水稻抗性品種對白背飛虱種群的抑制作用

本試驗選擇在江門市新會區(qū)沙堆鎮(zhèn)廣東現代農業(yè)技術示范區(qū)。選取面積約2000 m2左右的稻田劃分為5小區(qū)，分別種植抗感性不同的上述5個水稻品種。移栽后20 d開始調查白背飛虱種群的消長動態(tài)，直到水稻成熟為止，采用平行跳躍式取樣，每隔4天調查1次，每品種取5個點，每點取10叢，共調查50叢，記錄稻株上白背飛虱1～2齡若蟲、3～5齡若蟲和成蟲數量。與此同時，將帶卵稻株、3～5齡若蟲采回室內飼養(yǎng)，統(tǒng)計卵寄生與不孵數、3～5齡若蟲的寄生率。應用龐雄飛 (1995)等方法，組建以作用因子組配的生命表，并利用干擾作用控制指數 (The Interference Index of population control，IIPC)、排除作用控制指數(TheExclusion Indexofpopulation control，EIPC)評價抗性品種及其自然天敵對白背飛虱種群的控制作用，以此分析抗性品種對稻白背飛虱種群的控制效果與作用機理。

2 結果與分析

2.1 水稻品種抗性特征次生物質與白背飛虱種群增長指數的關系

在本研究色譜條件下，所測樣品的5個水稻品種在10～19 min內均能檢測到分離較好的13個峰 (表1)。經主成分分析，峰4、峰9與峰10對應的組分對抗蟲性貢獻相對較大，可能是影響水稻對白背飛虱抗性水平的主要抗原次生物質。將13個特征色譜峰面積與白背飛虱種群增長指數(I)值進行多元回歸分析，得到最優(yōu)回歸方程為Y=152.0762+0.7749X4－13.1806X9－14.4265X10，式中，Y為白背飛虱種群增長指數 (I)值，X4、X9、X10分別為峰4、峰9、峰10的峰面積值。經各參數檢驗結果表明，擬合的回歸方程中Y(I)與X4、X9、X10之間回歸極顯著 (r=0.9999，F=16277.0384，P=0.0058＜0.01);各回歸參數估計值的假設檢驗結果也達差異極顯著，該模型能很好地擬合次生物質含量與白背飛虱種群增長指數 (I)之間的關系。

由模型可見，這些次生物質對水稻抗性的貢獻有正有負。峰9、峰10對應的次生物質含量的增加將降低水稻對白背飛虱的增長指數，即增強水稻的抗性;而峰4的作用則相反。次生物質含量對水稻抗性水平的綜合影響以及相對貢獻率，都可以從模型中定量地反映出來，因此，可利用此模型間接鑒定和預測水稻品種對白背飛虱的抗性水平。

表1 水稻液相色譜特征峰值表Table 1 Rice liquid chromatographic peak form characteristics

2.2 抗性品種對白背飛虱種群的抑制作用

根據田間系統(tǒng)調查及同期室內飼養(yǎng)獲得的寄生率數據，組建了早稻白背飛虱自然種群生命表(表2)。由表2可看出，不同抗性品種對白背飛虱大田種群的抑制作用不同。白背飛虱種群趨勢指數 (I)在感蟲品種雙桂上第1代和第2代分別為4.008和7.432，均大于中感品種小農占、秈小占以及中抗品種粳秈89的種群趨勢指數I值。以感蟲品種雙桂為參照，計算出各品種兩個世代的IIPC。結果表明，白背飛虱種群第一代在各品種初始密度相同的情況下，種群增長指數差異不大，分別達對照品種雙桂的0.618～0.670倍;而在第二世代中，中抗品種粳秈89的IIPC為0.188;中感品種粵農占、小農占的IIPC為0.315、0.359?？梢娝究瓜x品種對白背飛虱第二世代種群數量消長的影響是明顯的，即中抗品種可有效地抑制水稻生長后期白背飛虱種群的增長。同時，秈小占上白背飛虱I值已達0.465，表明其抗性具有一定程度的下降，也即抗白背飛虱的生物型可能已產生一定的轉變。

表2 早稻白背飛虱自然種群生命表Table2 The life table of natural population of WBPH on resistant varieties

2.3 不同水稻品種上天敵對白背飛虱種群的作用

在雙桂、秈小占、小農占、粵農占和粳秈89上，白背飛虱兩個世代種群趨勢指數I分別為29.789、9.280、6.603、6.030和 3.689，即白背飛虱經過2個世代的生長發(fā)育，種群將分別增長29.789倍、9.280倍、6.603倍、6.030倍和3.689倍。換算成IIPC總值，中感品種秈小占、小農占、粵農占 IIPC總值分別為0.311、0.222、0.202，中抗品種粳秈89 IIPC總值為0.124。

同時，將捕食性天敵和寄生性天敵的作用合并，得到天敵類群對白背飛虱的排除作用控制指數EIPC(表3)。在表3可知，在中抗品種粳秈89上，捕食性天敵的EIPC為6.4392，在中感蟲品種粵農占和秈小占上，EIPC分別為5.6689和5.3937，在感蟲品種雙桂上，EIPC為2.7956。表明捕食性天敵的捕食效能在中抗品種上最高，中感品種次之，感蟲品種上最弱。寄生性天敵作用不如“捕食性天敵”強，但同樣表現出這種相似變化趨勢，表明抗蟲品種對白背飛虱種群的抑制作用除了抗原次生物質差異外，也反映在自然天敵類群作用的增強上。

表3 不同抗感性品種上天敵類群的作用Table 3 The effect of groups of enemies on WBPH

2.4 次生物質特征峰總值與田間白背飛虱種群增長的關系

雙桂、秈小占、小農占、粵農占、粳秈89液相色譜13個特征峰面積總值見圖1。表明抗蟲品種的色譜峰值之和大于感蟲品種的色譜峰值之和，如中抗品種粳秈89和中感品種秈小占的色譜峰值之和分別為35.6860和29.8994，表明水稻品種抗原次生物質色譜峰面積的大小間接反映了水稻品種對白背飛虱種群的抗蟲水平。

圖1 水稻品種抗性特征次生化合物含量Fig.1 Rice varieties resistant characteristics material content

依據早稻白背飛虱種群增長指數，大田白背飛虱種群的增長趨勢指數與特征次生物質色譜峰值的大小存在顯著相關性。建立的擬合的線性回歸方程為:Y=82.7086－2.3476X，相關系數R為0.9205，對回歸方程進行檢驗，F值為16.6585，P=0.0266(＜0.05)，達到顯著差異。

3 結論與討論

水稻的抗蟲性是多種特征次生物質共同作用的結果，抗性特征色譜峰總值與白背飛虱種群增長指數呈現極顯著的相關性，其中以峰4、峰9與峰10對白背飛虱種群的發(fā)生程度貢獻最大，3個次生物質組分對水稻抗性的貢獻有正有負，貢獻的權重也是各不相同的，不能簡單加和。由于液相色譜儀的檢測前處理簡單，每一樣品分析運行時間短，只需極少量的葉片組織，以不損害水稻植株的方式即可完成色譜峰值檢測和抗性鑒定。該方法可用于大量篩選含有抗原次生化合物的抗性品系，使雜交后代抗性植株的鑒定與篩選變得容易，大大縮短抗性品種的育種周期。為建立快速、簡捷、準確、穩(wěn)定的水稻3葉期抗性鑒定方法提出了新途徑。因此，利用高效液相色譜技術與方法，可簡捷、快速地測定大田白背飛虱種群在不同水稻品種上的發(fā)生動態(tài)，即間接預測出水稻品種的抗蟲性。

目前在珠三角地區(qū)推廣種植的水稻品種對白背飛虱大多都表現感蟲，有些品種對白背飛虱的抗蟲性發(fā)生了改變，出現了新生物型，致使原先表現抗蟲的品種喪失抗性。鑒于白背飛虱生物型已發(fā)生改變，為防患于未然，應對白背飛虱生物型的發(fā)生動態(tài)進行監(jiān)測，以了解珠三角地區(qū)白背飛虱生物型組成結構，為抗白背飛虱育種和該蟲的可持續(xù)控制提供幫助。目前，白背飛虱主要以化學防治為主，過度依賴化學農藥在生產帶來了諸多問題，如防治成本上升、殺死害蟲天敵、害蟲產生抗藥性、稻田生境中有害物質的殘留等(Heinrichand and Mochida，1984;Khan and Saxenal，1985;毛立新等，1992;王蔭長等，1994;張內河等，1996)。實踐證明，利用抗蟲品種是控制白背飛虱的安全、有效措施。因此，為更有效地控制白背飛虱，應針對當地白背飛虱田間種群生物型的組成結構，加強抗蟲品種培育與推廣。

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