水稻育种学 第10章 水稻抗虫育种.ppt

第十章 水稻抗虫育种 虫害历来是制约水稻生产的一个主要生物因素。即使在现有防治水平下，我国每年因虫害造成的水稻产量损失高达15-25%（程式华和李建，2007）。 目前，对于虫害的防治主要还是依赖化学农药，这不仅增加了农民生产成本、减少了种粮收益，同时还造成环境污染、农药残留、害虫抗药性增强以及杀伤天敌等一系列生态环境问题。 显然，选育抗虫品种，特别是选育能同时抗几种害虫的品种，是控制水稻虫害的最经济有效的防治手段，是新一代“绿色超级稻”的重要组成部分（张启发，2009）。 本章主要内容： 10.1 水稻主要害虫 10.2 水稻抗虫性遗传改良 10.3 水稻虫害的防治 10.1 水稻主要害虫 食叶类害虫 包括稻纵卷叶螟、稻苞虫、稻螟蛉、稻眼蝶、稻蝗等，主要取食水稻叶片，有时也咬食叶鞘、幼穗； 稻纵卷叶螟（Cnaphalocrocis medinalis）是此类害虫中危害最为严重的害虫，它以幼虫吐丝纵卷叶片成苞，危害时幼虫躲在苞内取食上表皮和绿色的叶肉组织，形成白色条斑 （下图） 钻蛀类害虫 包括二化螟、三化螟、大螟、稻瘿蚊等，主要以幼虫潜入水稻茎秆、叶片进行为害； 其中二化螟（Chilo suppressalis）、三化螟（Scirpophaga incertulas）等螟虫是此类害虫中危害最为严重的害虫，俗称“钻心虫”、“蛀心虫”，它们以幼虫钻蛀水稻叶鞘、茎秆及穗头等部位，造成枯鞘、枯心、死孕穗、白穗或虫伤株、花穗等症状（下图）； 二化螟是多食性害虫、寄主范围比较广，而三化螟是单食性害虫，只有在水稻上取食和繁殖后代。 吸汁类害虫 包括稻飞虱（褐飞虱、白背飞虱、灰飞虱）、黑尾叶蝉、稻蓟马等（下图） ，主要以成、若虫吸食水稻汁液， 其中褐飞虱（Nilaparvata lugens St?l, brown planthopper）、白背飞虱（Sogatella furcifera, white-backed planthopper）、灰飞虱（Laodelphax striatellus, small brown planthopper）等稻飞虱害虫是此类害虫中为害最为严重的害虫，它们通过吸食水稻汁液，造成稻株营养成分和水分的大量丧失，逐渐扩大成片，甚至全苗死亡（下图） 10.2 水稻抗虫性遗传改良 水稻等作物的抗虫性可分为驱避性（或拒虫性）（antixenosis）、抗生性（antibiosis）和耐害性（tolerance）三类； 驱避性可由物理或化学因素引起，指作物的某些形态及生化特征（如叶毛、刺、异味等）使害虫不以它为食料或作为产卵、栖息的场所； 抗生性一般由化学因素引起，是指作物针对害虫侵害做出不利于害虫的生理反应，合成一些具有抗生性的次生物质（生物碱、类黄酮、木质素等）或降低害虫食物的营养价值，进而对害虫生存、发育或繁衍造成不利； 耐害性指作物可以忍受使感虫品种严重成灾的害虫群体的危害而仍获丰产的特性，与驱避性、抗生性不同，耐害性并非减少害虫危害，而是立足于对害虫危害的承受力； 以上三种抗虫机制彼此之间并不是孤立的，一种作物可以以一种抗虫机理为主，也可以同时兼有二或三种抗虫机理。 10.2.1 水稻抗褐飞虱基因资源及遗传改良 褐飞虱（Nilaparvata Lugens St?l, brown planthopper, BPH）是稻飞虱（rice planthopper）的一种，属于昆虫纲同翅目（Homoptera）飞虱科（Delphacidae）害虫，它是一种以稻属为食的单食性昆虫，只能在栽培稻和普通野生稻上取食与繁殖后代。褐飞虱具有刺吸式口器，是典型的吸食维管束液的昆虫，主要用针鞘取食稻株韧皮部汁液，严重时引起飞虱“火烧”，稻田成片枯萎，造成减产甚至失收 。 褐飞虱基因资源 目前，共有21个褐飞虱抗性基因得到鉴定，其中显性基因有13个，即Bph1、Bph3、Bph6、Bph9、Bph10、Bph11、Bph13、Bph14、Bph15、Bph17、Bph18、Bph20和Bph21；隐性基因有8个，即bph2、bph4、bph5、bph7、bph8、bph12、bph16和bph19 已报道的水稻抗褐飞虱基因 Bph14基因 编码一个长1323个氨基酸的蛋白，其包含一个螺旋卷曲-核苷酸结合-富亮氨酸重复的基序（CC-NB-LRR）；该基因在不同的遗传背景中均表现出稳定的抗性，且主要在水稻根、叶鞘和叶片中的维管组织内组成型表达，Bph14蛋白主要位于细胞质中。 抗褐飞虱基因Bph14的克隆和基因功能的解析，为我们深入认识稻飞虱生物型和水稻抗性之间的关系打下了坚实的基础，将有助于在分子水平上揭示水稻品种的抗性机制，为培育抗虫水稻品种、开发行之有效的防治新方法提供理论和实践支持。 李进波等（2006）以B