陳 曙，劉 芳,2,3，薛艷霞，祝 亞，覃寶祥,2,3，韋 政,2,3，邱永福,2,3*，李容柏,2,3*

(1.廣西大學農(nóng)學院，廣西 南寧 530005；2.廣西大學亞熱帶農(nóng)業(yè)生物資源保護與利用國家重點實驗室，廣西 南寧 530005；3.廣西大學植物遺傳育種重點實驗室，廣西 南寧 530005)

水稻對褐飛虱的抗性鑒定及其抗性機制研究

陳 曙1，劉 芳1,2,3，薛艷霞1，祝 亞1，覃寶祥1,2,3，韋 政1,2,3，邱永福1,2,3*，李容柏1,2,3*

(1.廣西大學農(nóng)學院，廣西 南寧 530005；2.廣西大學亞熱帶農(nóng)業(yè)生物資源保護與利用國家重點實驗室，廣西 南寧 530005；3.廣西大學植物遺傳育種重點實驗室，廣西 南寧 530005)

為了研究水稻品種在不同時期對褐飛虱的抗性變化及其抗性機制，對15份水稻材料進行苗期和成株期抗蟲鑒定。并通過測定水稻抗生性及趨避性，對這15份水稻材料進行抗性機制研究。結(jié)果表明，15份水稻材料有13份在苗期和成株期的抗性沒有或呈現(xiàn)微弱變化，其余2份材料T12、OB667在苗期抗性鑒定為感蟲，在成株期表現(xiàn)為中抗。在抗生性試驗下，其抗生性大小與抗蟲能力基本保持一致；而在趨避性試驗中，水稻的趨避性強弱并未與其抗蟲性強弱表現(xiàn)一致性。

水稻；稻褐飛虱；成株期；抗生性；趨避性

稻褐飛虱(Nilaparvatalugens)是水稻的主要害蟲之一，主要從刺吸、產(chǎn)卵和傳病三個方面對水稻造成危害[1-2]。利用抗性品種是有效防治褐飛虱危害的措施之一,由于不少品種在苗期檢測中不表現(xiàn)出抗性，但在田間試驗中會表現(xiàn)出中抗或抗稻褐飛虱，若僅僅使用苗期集團鑒定法，能夠?qū)⒁恍└呖剐缘钠贩N鑒定出來，一些中等抗性或耐蟲性的品種卻因苗期表現(xiàn)不抗或弱抗性而沒被篩選甚至淘汰是非?？上У腫3]。要準確地鑒定出水稻對褐飛虱的抗性強弱，不僅需要鑒定水稻苗期抗性，還需研究水稻的成株期抗性以及水稻對褐飛虱的抗性機制，因此成株期抗性鑒定和水稻抗性機制的研究對育種或品種的推廣具有實用的意義。目前，許多學者對水稻關(guān)于褐飛虱抗性的研究主要集中在改進水稻的抗性檢測方法上。劉光杰等[4]通過苗期鑒定法和分蘗盛期接蟲鑒定法檢測稻飛虱對不同品種的抗性反應，結(jié)果表明，苗期鑒定法能夠鑒定大部分水稻品種對稻飛虱的抗性水平，但對于一些應用價值高的品種，必須還要進行分蘗盛期抗性檢測才能準確、全面評價其抗性水平。陳建明等[1]利用改進的苗期集團篩選法，對國家和浙江省水稻育種攻關(guān)項目的769個水稻新品種進行褐飛虱的抗性檢測，發(fā)現(xiàn)利用水稻苗期和成株期的受害級別和持抗期長短鑒定耐褐飛虱品種的抗性是一種比較可行的方法。陳英之等[5]采用苗期群體篩選鑒定、分蘗期單株鑒定和大田自然誘蟲鑒定3種方法，分別測定5個新育成的優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)新品系對稻褐飛虱的抗性反應，結(jié)果顯示，在苗期接蟲鑒定情況下的抗性表現(xiàn)不穩(wěn)定，但隨著苗齡的增大,其抗蟲性有不同程度地提高，分蘗期和抽穗期鑒定更能準確地反映水稻品種成株期的抗性水平。目前對水稻的抗性研究主要集中在對水稻抗性鑒定方法的改良之上，但苗期與成株期對稻飛虱的抗性關(guān)系尚不清楚，對水稻抗性機制的研究了解尚不深入。本研究結(jié)合水稻品種苗期和成株期的抗性鑒定結(jié)果，對供試品種分別進行抗性機制研究，評價15份代表性水稻抗性材料對褐飛虱的抗性作用，為后續(xù)抗稻飛虱的水稻材料的篩選、推廣和生產(chǎn)應用提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

選用15份不同來源含不同抗稻褐飛虱基因的材料，分別是Mudgo(Bph1)、 ASD7(Bph2)、 Rathu Heenati(Bph3)、 Babawee(bph4)、 ARC10550(bph5)、 Swarnalata(Bph6)、T12(bph7)、Chin Saba (bph8)、Pokkali(Bph9)；TN1作為感蟲對照品種，PTB33作為抗蟲對照品種。水稻材料OB677，ARC5984為廣西農(nóng)科院水稻研究所提供，BPH660、08BPH327為廣西大學農(nóng)學院野生稻課題組近幾年育成的水稻抗性鑒定品種。

1.2 蟲源

供試的蟲源采集自南寧市郊的稻田，主要為混合生物型，在26～30 ℃條件下，在養(yǎng)蟲室內(nèi)用品種TN1來飼養(yǎng)繁殖，當采集的褐飛虱種群繁殖1～2代后，取其1～2齡若蟲用于抗性鑒定。

1.3 水稻材料對褐飛虱的抗性

1.3.1 苗期群體的抗性鑒定 使用58 cm×38cm×10 cm的托盤，加入2 cm厚的水稻田泥,取各水稻品種的種子播于其中，每個品種播1行，隨機排列,重復3次。每盆加入感性對照TN1和抗性對照PTB33，行間距3 cm。當幼苗長至3葉期，剔除其中弱苗，每行留下20株生長狀態(tài)均勻一致的壯苗。按平均每株5頭接入1～2齡稻褐飛虱若蟲，并用透光性良好的紗網(wǎng)籠將其罩住防止蟲飛走。當感蟲對照TN1全部死苗時調(diào)查各材料幼苗的受害情況，并進行統(tǒng)計,參照巫國瑞[5]、邱永福[7]等的方法，根據(jù)死苗率評價抗性等級(表1)。

1.3.2 苗期單株的抗性鑒定 將發(fā)芽的種子分別播于小塑料盆缽中，每缽1苗。待秧苗長到3葉期時，按每苗接入8頭1～2齡的若蟲，并罩上透明的塑料罩，每個品種各設(shè)15個重復。當感蟲品種TN1苗全部死亡時，根據(jù)其死亡率來評價各材料的抗性級別(表1)。

表1 水稻苗期對褐飛虱的抗性評價標準

表2 水稻材料成株期抗褐飛虱鑒定評價標準

1.3.3 水稻成株期單株抗性鑒定 取播種后約40 d的健壯苗，去掉次生分蘗，保留主莖并分別將其移栽于小塑料盆缽中，按每株接入10頭3～4齡的褐飛虱若蟲，并罩上透明的塑料罩，每個品種設(shè)置10個獨立重復。結(jié)合劉光杰[3]提出的分蘗盛期抗性鑒定方法，當感蟲對照品種TN1秧苗全部死亡時統(tǒng)計各材料的死苗情況(表2)。

1.4 抗生性試驗

1.4.1 褐飛虱成蟲蜜露分泌量的測定 選用15份供試水稻材料播種后40 d的健壯苗，去掉次生分蘗，保留主莖，將封口薄膜剪成2.0 cm×3.5 cm的小片，折成小袋固定在主莖第一或第二葉鞘的頂部，每株固定一個小袋，同時在小袋中接入1頭新近羽化的褐飛虱雌蟲(經(jīng)饑餓處理)，1個小袋為一個重復，每個品種共設(shè)置15個重復。48 h后小心拆下小袋，放出里面的褐飛虱成蟲，用萬分之一的電子天平稱量附著有蜜露的小袋總重，然后用脫脂棉輕擦掉蜜露，稱量小袋重量，用總重減去袋重即得到蜜露重量，根據(jù)蜜露重量評價材料的抗性水平。

1.4.2 褐飛虱生長速率的測定 取播種后40～45 d左右的健壯苗，去掉次生分蘗，保留主莖，將主莖洗凈后移栽于容積為0.4 L的塑料杯中，每杯一苗，上罩一個同樣大小、底端有通氣孔的塑料罩，從通氣孔放入10頭預稱重的2齡褐飛虱若蟲，褐飛虱取食4 d后，將每杯中存活的褐飛虱取出稱重，并根據(jù)邱永福等[8]提出的褐飛虱生長速率計算方法計算其平均生長速率(mg/BPH/d)，每份材料分別設(shè)置15個重復。褐飛虱生長速率計算方法為：4 d后存活的褐飛虱的平均重量記為Wtotal，最初放入褐飛虱的平均重量記為Worig，利用它們的差值除上取食天數(shù)(Number of days)，計算所得即為褐飛虱的平均生長速率。

1.4.3 褐飛虱存活率和羽化率的測定 褐飛虱成活率的測定與生長速率測定的方法類似，將主莖移栽于容積為0.4 L的塑料杯后，罩一個同樣大小、底端有通氣孔的塑料罩，按每株放入10頭2齡的褐飛虱若蟲。在接蟲后第6天統(tǒng)計褐飛虱的存活情況。同理，羽化率的測定方法與成活率一樣，在接蟲后第9 d統(tǒng)計褐飛虱的羽化情況。每份材料分別設(shè)置10個重復。

1.5 趨避性試驗

水稻材料的處理同上述類似，取40 d左右的健壯苗，保留主莖。每個材料設(shè)15個重復。將15份材料共計225個單株隨機移栽于1.5 m×1.5 m的鑒定圃內(nèi)，按平均每株15頭2齡褐飛虱于鑒定圃內(nèi)，并用特制的3 m×3 m(便于進入觀察統(tǒng)計)無底紗網(wǎng)籠子套住。分別在接蟲后第3、9、24、48、72和96小時觀察記錄各水稻植株上褐飛虱的著蟲數(shù)。通過比較不同寄主上附著褐飛虱的數(shù)量來評價不同水稻材料對褐飛虱的趨避性。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同品種在苗期和成株期對稻褐飛虱的抗性鑒定

通過使用苗期群體篩選、苗期單株篩選和成株期單株篩選3種抗性鑒定方法對15份抗性材料進行鑒定，實驗結(jié)果見表3。Babawee、Pokkali、08BPH327在苗期和成株期都表現(xiàn)出了很強的抗性(抗性值大小≈3)；Rathu Heenati、Babawee、ARC5984、Pokkali、Swaralata、08BPH327、 PTB33和BPH660八份材料苗期和成株期抗性水平強弱并沒有發(fā)生變化，其苗期和成株期的抗性水平保持一致；而ARC10550、T12和OB677三份材料成株期比苗期抗性有顯著提高，其中T12在苗期群體篩選和單株篩選法中，其平均抗性大小分別為7.20和7.46，但其成株期抗性平均值卻達到了3.75，根據(jù)國際水稻研究所公布的水稻對褐飛虱抗性水平評價標準(表1)，抗性值越小其抗性水平越高，即T12在成株期抗性檢測試驗中表現(xiàn)出較強抗性，較苗期而言，抗性大幅增強。

2.2 水稻品種對褐飛虱的抗性機制研究

2.2.1 抗生性試驗 從蜜露量的測定結(jié)果中可以看出，褐飛虱取食48 h后的蜜露量在1.3 mg(PTB33)到34.0 mg(TN1)之間。在ARC5984、Chin saba和TN1中的蜜露量達到最高，達30.4～34.0 mg；在Pokkali、T12、Babawee、Mudgo、OB667、ARC10550、Swarnalata、ASD7中相對較低，為12.7～25.6 mg；而在Rathu Heenati、BPH660、08BPH327和PTB33中僅為1.3～6.1 mg。很明顯在含有不同抗性基因的品種中，褐飛虱取食的蜜露量差異非常顯著(表4)。

在生長速率的測定中發(fā)現(xiàn)，在TN1上褐飛虱的生長速率最大，達到0.1004 mg/BPH/d,在品種ASD7、ARC5984、Chin saba 、Swarnalata 中褐飛虱的生長速率也相對較大，為0.0784～0.0971 mg/BPH/d,而在PTB33中最低，僅為0.0050 mg/BPH/d(表4)。

褐飛虱的平均存活率范圍為31 %～70 %。其中在TN1上的褐飛虱平均存活率最高，達到了70 %；在ARC10550、Chin saba和ASD7上褐飛虱存活率次之(≥60 %),在材料T12、OB677、Mudgo、ARC5984、Swarnalata、08BPH327、Pokkali上的存活率則相對較低(40 %至60 %)，而在Babawee(39%)、PTB33(31 %)、BPH660(33 %)上的褐飛虱存活率最低。

表3 水稻苗期和成株期對褐飛虱的抗性鑒定

褐飛虱羽化率的平均變化范圍則為39 %～59 %,在PTB33中褐飛虱羽化率最高，達到59 %；在材料Swarnalata、Babawee、Pokkali、BPH660、08BPH327、Rathu Heenati、OB677中次之(50 %～58 %)，在材料Chin saba (41 %)、Swarnalata(41 %)、TN1(39 %)中羽化率則表現(xiàn)出最低水平。結(jié)合相關(guān)性分析結(jié)果(表5),發(fā)現(xiàn)相對羽化率而言褐飛虱的存活率更能準確的反應出不同材料的抗性差別。

表4 水稻材料對褐飛虱的抗生性

表5 褐飛虱抗生性與水稻抗性強弱的相關(guān)性分析

注：左下角是相關(guān)系數(shù)r，右上角是P值；r0.05=0.514，r0.01=0.641。

Note:The data in the lower left corner of the table are correlation coefficientrand right corner in the top areP；r0.05=0.514,r0.01=0.641.

2.2.2 水稻抗性大小與抗生性分析 為了解褐飛虱取食水稻后的抗生性生理指標變化是否與宿主水稻的抗性強弱有關(guān)，我們以實驗所測定的15份水稻材料成株期抗性結(jié)果作為相應水稻材料的抗性等級，分別與褐飛虱取食這15份水稻材料后的蜜露量、生長速率、存活率以及羽化率測定的結(jié)果作相關(guān)性分析，結(jié)果(表5)表明，宿主水稻材料的抗性強弱與褐飛虱取食水稻后的存活率、羽化和蜜露量密切相關(guān)，其相關(guān)系數(shù)絕對值大小分別為0.848、0.810、0.801，表明選用此三者中的任意一種均能夠較準確的反映出宿主水稻材料的抗性強弱；而褐飛虱取食水稻材料后的生長速率的大小與宿主的抗性強弱之間的相關(guān)系數(shù)為0.692，達到了1 %顯著水平。說明對于水稻材料，褐飛虱取食后蜜露量、生長速率、羽化率和存活率均能體現(xiàn)出其抗性強弱，其中褐飛虱的存活率與其相關(guān)性最大，最能表現(xiàn)出其抗性水平；羽化率和蜜露量次之，而生長速率與其相關(guān)性最差。2.2.3 趨避性試驗 如表6所示，在接蟲后3 h內(nèi),不同水稻材料間褐飛虱的著蟲數(shù)出現(xiàn)了差異，但由于接蟲后時間較短，褐飛虱分布并不均勻，各材料之間差異不明顯；隨著接蟲時間的延長，差異逐漸顯著。在第96小時，感性對照TN1上的平均著蟲數(shù)為26.3只/株，達到最高；水稻材料PTB33、BPH660分別為1.5和2.3只/株，顯著小于感性對照TN1上的著蟲數(shù)，說明水稻材料PTB33和BPH660對褐飛虱有趨避作用；而處于中間的其它13份供試水稻材料在第96小時的著蟲數(shù)目的范圍為7.8～22.3只/株。

表6 水稻材料對褐飛虱的趨避性

3 結(jié)論與討論

3.1 水稻不同時期的抗性鑒定

鑒定水稻品種對褐飛虱抗性的方法有多種，本研究中采用了苗期群體篩選法、苗期單株篩選法、成株期抗性鑒定以及通過褐飛虱蜜露量、存活率和生長速率等方法，測定水稻對褐飛虱的抗性。結(jié)果表明：15份試驗材料中有13份材料的抗性表現(xiàn)十分接近或者有微小幅度的變化，其余兩份材料T12和OB667，T12在苗期和成株期的抗性平均值分別為7.20和3.75,而OB667分別為6.17和3.23，它們的抗性隨著秧齡的增大發(fā)生了明顯的增強，在苗期和成株期的抗性有比較大的變化，與陳建明[1]發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)象類似。從目前的研究發(fā)現(xiàn)，苗期抗稻飛虱的品種其成株期也一定表現(xiàn)出抗性，反之，有的抗性品種在苗期感蟲，但在成株期表現(xiàn)出一定的抗性，因此，苗期是進行抗稻飛虱鑒定的敏感度較高時期，一般的抗性育種通過苗期群體篩選法篩選的抗性材料是可靠的。但是在條件具備的情況下，進行成株期抗性鑒定，甚至進行田間抗性檢測可更準確、全面的測定目標品種的抗性，提高抗性鑒定的準確性，這對于育種工作中選育抗性品種來說具有重要的意義。

3.2 水稻對褐飛虱抗性機制的研究

為了深入了解水稻對褐飛虱的抗性，我們結(jié)合苗期和成株期的抗性鑒定結(jié)果，對試驗所用的15份水稻材料進行了抗性機制的研究。研究發(fā)現(xiàn)，水稻材料PTB33、BPH660在苗期及成株期的抗性鑒定中，對褐飛虱表現(xiàn)為高抗，在對褐飛虱蜜露量、生長速率、羽化率以及存活率的測定結(jié)果中表現(xiàn)出了很強的抗生性和趨避性；抗性檢測結(jié)果發(fā)現(xiàn)(表3)，Babawee、Pokkali、T12、08BPH327、OB667對褐飛虱有比較強的抗性，這5份材料對褐飛虱蜜露量、生長速率、羽化率和存活率4個測定指標中的變化程度相對于對照組TN1來說要明顯大于蟲口密度的變化，說明在這5種材料中，其抗生性作用強于趨避性；而Mudgo、ARC5984、Swarnalata對褐飛虱則表現(xiàn)出中等抗性，同時其抗生性和趨避性檢測結(jié)果均為中等；而材料ARC10550、Chin saba、Rathu Heenati、ASD7的抗性檢測在苗期和成株期都為高感，抗性機制為無抗生性和中等趨避性。從研究結(jié)果中發(fā)現(xiàn)，褐飛虱的存活率與羽化率密切相關(guān)，褐飛虱蜜露量小的材料，通常都具有比較低的存活率和生長速率。所以，對褐飛虱具有較高水平抗性的材料，它們的抗性機制主要由抗生性主導，并且其抗性強弱可以通過抗生性來衡量。

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(責任編輯 溫國泉)

Study on Evaluation and Mechanism of Rice Resistance to Brown Planthopper

CHEN Shu1,LIU Fang1，2，3,XUE Yan-xia1,ZHU Ya1,QIN Bao-xiang1，2，3, WEI Zheng1，2，3,QIU Yong-fu1，2，3,LI Rong-bai1，2，3*

(1.Agricultural College, Guangxi University, Guangxi Nanning 530005,China; 2. State Key Laboratory for Conservation and Utilization of Subtropical Agro-bioresources, Guangxi Nanning 530005,China; 3.Guangxi Colleges and Universities Key Laboratory of Plant Genetics and Breeding, Guangxi Nanning 530005,China)

In order to evaluate resistance of rice to brown planthopper (BPH) at different growth stage and to study rice resistance mechanisms,We evaluate the resistance of 15 different rice varieties in seedling and adult stages, respectively. And then to reserach the mechanisms for rice to BPH,we tested the antibiosis and antixenosis The result showed that of the 15 rice varieties tested 13 presented not any or little difference in BPH resistance between seedling test and adult stage, while the other two varieties, T12 and OB677, were susceptible in seedling stage and moderate resistance in adult stage. The study on rice resistance mechanism showed that rice antixenosis to the BPH was usually not consistent with its resistance, but rice antibiosis to the insect was highly consistent with its resistance.

Rice;Nilaparvatalugens; Adult stage; Antibiosis; Antixenosis

1001-4829(2016)09-2125-06

10.16213/j.cnki.scjas.2016.09.020

2016-03-09

國家自然科學基金項目(31160276)；廣西自然科學基金項目(2013GXNSFGA019009)；廣西科學研究與技術(shù)開發(fā)項目(桂科重14121001-1-5)

陳 曙(1988-)，男，湖北黃岡人，碩士，主要研究方向為水稻遺傳育種，*為通訊作者，E-mail：lirongbai@126.com, E-mail：yfqiu@126.com。

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