云南傳統水稻品種對白背飛虱的抗性篩選

李 雋， 桂富榮，2， 李正躍＊， 陳 斌

（1．云南農業大學植物保護學院，農業生物多樣性與病蟲害控制教育部重點實驗室，昆明 650201；2．中國農業科學院植物保護研究所，植物病蟲害生物學國家重點實驗室，北京 100193）

白背飛虱［Sogatell a furcifer a （Horváth）］屬同翅目飛虱科（Delphacidae），是我國水稻上的主要害蟲之一［1］，其成、若蟲直接刺吸稻株的韌皮部汁液，造成水稻生長緩慢，分蘗延遲，癟粒增加；為害嚴重時，造成稻株枯死，呈“虱燒”狀［2］。由于該蟲具有遷飛性、突發性和災害性的危害特點，應用殺蟲劑仍然是目前常用的防治方法，但長期反復使用化學農藥，不但會產生不良的生態和經濟效應，而且容易導致其抗藥性增強，從而引發害蟲再猖獗［3］。因此，選育和種植抗性水稻品種被認為是防治白背飛虱的有效途徑之一。

從20世紀70年代開始，就有學者進行抗白背飛虱品種篩選及其遺傳分析的研究。Gunathilagaraj和Chelliah用不同苗齡的抗、感性品種飼養白背飛虱發現，相比感蟲品種（‘TN1’）而言，白背飛虱在抗性品種上取食痕數量較多，但分泌的蜜露量卻較少［4］。胡國文等用14個臺灣品種對白背飛虱的抗生性指標進行初步測定，發現白背飛虱在品種‘Ptb33’、‘Rathu Heenati’（RHT）、‘ARC10239’、‘N22’、‘Nabeshi’上的產卵量、若蟲生存率、種群增長和蜜露排泄量均低于感蟲對照品種‘TN1’［5］。巫國瑞等研究發現5個含抗白背飛虱主基因的水稻品種在不同溫度、苗齡下的抗性表現有所差異，在22℃以下，各抗蟲品種的抗性喪失；隨著苗齡的增加，‘N22’和‘Rathu Heenati’（RHT）的抗性有所增加［6］。李西明等分別用4個云南水稻品種與攜帶Wbph3和Wbph5 抗性基因的‘ADR52’和‘N’Diang Maire’進行雜交，并進行4個品種之間的互交，發現4個品種所攜帶的單顯性抗蟲基因與上述兩個基因間為非等位性關系，從而發現了一種新的抗白背飛虱基因并定名為Wbph6（t）［7］。

云南省地處我國西南部邊陲，氣候區域差異和垂直變化十分明顯，素有“動植物王國”之稱，是亞洲栽培稻秈粳遺傳分化中心、起源演化和多樣性形成中心，有大量的野生稻資源。本文采用來自具有千年農耕文化的云南元陽梯田區域的13個地方水稻品種，在實驗室恒溫條件下通過改進的苗期群體鑒定、苗期單株鑒定和分蘗單株鑒定［8］等方法，研究了上述水稻品種的苗期對白背飛虱生長發育的影響，并對各品種進行了初步的抗性鑒定，以期為抗白背飛虱品種研究奠定基礎。

1 材料和方法

1．1 供試蟲源

白背飛虱采自云南農業大學附近農田，在室內恒溫光照培養箱（L∥D＝16 h∥8 h，T＝25℃±1℃）中用水稻營養液［9］培養15～20 d的‘TN1’（無抗蟲基因）稻苗連續馴化10代以上供試。

1．2 供試水稻品種

均為收集于云南元陽梯田區域的地方傳統水稻品種，包括‘白皮糯谷’、‘黃皮糯谷’、‘紅皮糯谷’、‘紫米糯谷’、‘慢車紅略糯谷’、‘愛整谷’、‘綠腳谷’、‘小谷’、‘車星谷’、‘車甲谷’、‘羅光谷’、‘宜良谷’和‘主魯谷’。以‘TN1’為感蟲對照（CK1），‘RHT’（Wbph3）為抗蟲對照（CK2）。

1．3 試驗方法

1．3．1 苗期人工接蟲鑒定

1．3．1．1 苗期群體篩選鑒定

將供試水稻品種和感、抗蟲對照品種的種子催芽后分別播于塑料盆（40 c m×30 c m×15 c m）內，行長25 c m，每行30粒，行距5 c m，放在上述恒溫光照培養箱里培養。待種子出苗后勻苗，每行保留15～20株稻苗，當秧苗長到2～3片葉時，平均每株接入5～7頭白背飛虱若蟲（1～2齡），上置半透明紗罩，各設6次重復。當感蟲對照品種‘TN1’的死苗率達到95%時，根據各品種的死苗率按劉光杰等的方法［10］評定危害程度。

1．3．1．2 苗期單株接蟲鑒定

將供試品種與抗、感對照品種的種子分別浸種催芽于培養皿（d＝120 mm）內，然后置于恒溫光照培養箱中，待到10 d左右（即苗齡達2～3葉期時），取1株苗放入180 mm×18 mm的試管中，加入5 mL的水稻營養液，其上以棉塞封口。每苗接入1～2齡若蟲10頭，每個品種各設15個重復。當感蟲品種‘TN1’的死苗率為95%左右時，根據劉光杰等的方法評定抗性級別，并對相應內容進行了適當補充和完善（表1）。

1．3．2 分蘗期單株接蟲鑒定

將播種后40～60 d的稻苗剪去次生分蘗，僅留主莖，移栽到大號八角瓶中，每瓶一苗，上用半透明紗網扎口。然后每瓶苗接入3～4齡白背飛虱若蟲15頭，每個品種設5個重復。當感蟲對照品種‘TN1’的死苗率達到95%左右時按表1的評價標準進行鑒定。

表1 水稻材料抗稻飛虱鑒定評價標準

1．3．3 若蟲發育歷期測定

將室內飼養剛羽化的白背飛虱雌蟲和雄蟲一對接入180 mm×18 mm的試管中，試管內分別放置供試品種和感、抗蟲對照15～20 d稻苗1株，每個品種設10個重復。每隔1 d換一次稻苗，直到第2代成蟲羽化為止。接蟲后的第3天開始觀察記錄白背飛虱的產卵情況和若蟲發育進度。

1．3．4 分蘗期取食量測定

稻飛虱的取食量可以通過檢測其取食稻株后分泌的蜜露量來間接測定。將播種后40 d左右的健壯苗移栽入一次性塑料杯中，加入5～8 c m高的土，去掉次生分蘗，僅留主莖。在一個特殊的取食室內收集白背飛虱分泌的蜜露。這個取食室主要由塑料透明大號八角瓶（d＝9 c m，h＝20 c m）構成。在稻苗基部套上直徑為9 c m的中速定性濾紙一張，小心放入八角瓶中，上以半透明紗網封口。將3頭剛羽化的白背飛虱雌蟲（經饑餓，但飼水2～3 h）放入一個取食室。每個取食室為一個重復，每個品種設10個重復。白背飛虱取食后分泌的蜜露滴落在濾紙上，24 h后收集取食室中的濾紙，然后用0．1%茚三酮丙酮溶液處理，高溫下顯色，可呈現出大小不同的紫紅色蜜露斑，用1 mm2網格的透明紙測量蜜露斑面積。

2 結果與分析

2．1 白背飛虱對不同水稻品種的抗性反應

‘TN1’和‘RHT’對白背飛虱為害的抗性反應在苗期群體鑒定、苗期單株鑒定和分蘗期單株鑒定3種方法下的表現均一致（表2）。‘黃皮糯谷’、‘白皮糯谷’、‘小谷’、‘車甲谷’、‘紅皮糯谷’和‘綠腳谷’在上述3種方法下的抗性表現基本一致（表2），其中‘黃皮糯谷’、‘白皮糯谷’、‘小谷’和‘車甲谷’表現為抗性品種，而‘紅皮糯谷’和‘綠腳谷’表現為高感品種。‘車星谷’、‘宜良谷’、‘羅光谷’、‘主魯谷’和‘紫米糯谷’在分蘗期的抗性比苗期的抗性有不同程度的提高（表2），表現為中抗－中感之間。‘愛整谷’和‘慢車紅略糯谷’在苗期群體篩選和苗期單株鑒定中的抗性不太一致，可能是由于苗期單株鑒定中蟲口密度的壓力較大而造成稻株迅速死亡，苗期和分蘗期也基本表現為中抗－中感之間。

表2 水稻品種對白背飛虱為害的抗性反應

2．2 白背飛虱在不同水稻品種上的取食量測定

從蜜露的測定結果可以看出，白背飛虱在感蟲對照品種‘TN1’上24 h的單雌蜜露斑面積最大，達51．56 mm2，之后依次為供試品種‘紅皮糯谷’、‘綠腳谷’、‘宜良谷’、‘慢車紅略糯谷’和‘主魯谷’，分泌的蜜露斑的面積都≥40 mm2（表2）。而供試品種‘小谷’、‘車甲谷’和抗蟲對照品種‘RHT’上白背飛虱單雌24 h分 泌 的 蜜 露 斑 面 積 分 別 為 18．3、17．6 mm2和14．37 mm2，均＜20 mm2。其余供試品種上白背飛虱單雌24 h分泌的蜜露斑面積在23～36 mm2之間（表2）。

2．3 不同水稻品種上白背飛虱若蟲生長發育歷期

在13個供試水稻品種中，白背飛虱1齡若蟲在‘黃皮糯谷’、‘車星谷’上的發育歷期與感蟲對照‘TN1’存在顯著差異，發育歷期均＞5 d（表3）；在‘白皮糯谷’、‘紅皮糯谷’和‘慢車紅略糯谷’上的發育歷期與抗蟲對照‘RHT’差異顯著，發育歷期均≤3 d。白背飛虱5齡若蟲在‘小谷’和‘車甲谷’上的發育歷期與感蟲對照‘TN1’存在顯著差異，其發育歷期均＞3 d，在其余供試品種上的發育歷期與抗蟲對照‘RHT’差異顯著。各供試品種2～4齡若蟲發育歷期都與對照品種差異不明顯（表3）。

表3 白背飛虱若蟲在不同品種上的發育歷期1）d

2．4 白背飛虱在不同水稻品種上的產卵情況

白背飛虱在不同水稻品種上的產卵量存在差異（圖1）。在‘紅皮糯谷’、‘綠腳谷’、‘主魯谷’、‘慢車紅略糯谷’和‘TN1’上單雌產卵量分別達128．4、117．8、92．2、101．0粒和137．7粒，而在‘小谷’、‘車甲谷’和‘RHT’上單雌產卵量分別只有63．8、55．2粒和53．2粒。白背飛虱在其余供試水稻品種上的單雌產卵量在72．3～84．3粒之間。

圖1 白背飛虱在各水稻品種上產卵量

白背飛虱在各水稻品種上的卵孵化率也存在差異（圖2）。以感蟲對照‘TN1’上的卵孵化率為最高，達到89．2%，其次是‘白皮糯谷’和‘紅皮糯谷’，分別為84．8%和81．9%；以抗蟲對照‘RHT’和供試品種‘車甲谷’上的卵孵化率為最低，分別為52．7%和56．3%。其余供試品種上的卵孵化率在61．5%～76．0%之間（圖2）。

3 討論

圖2 白背飛虱在水稻品種上卵孵化率

水稻品種的抗蟲性篩選一直都是一個研究熱點。Dah ms曾提出了16條植物抗蟲性指標，主要可分成3類，第一類是根據植株的受害度來評價，即植株生長所受的影響及其死亡率等，這類方法較常用；第二類是根據害蟲在植株上的習性，包括棲息率、取食量、生長發育，成若蟲壽命和產卵量等指標；第三類是建立在品種抗性機理研究的基礎上，如生化、形態結構等［11］。俞曉平等認為對于水稻品種抗稻飛虱篩選技術還應該考慮秧齡、蟲齡、蟲源性質、溫度等，并提出了改進的苗期集團篩選法［12］。

采用苗期群體鑒定法、苗期單株鑒定法和分蘗期單株鑒定法進行水稻品種或新材料對稻飛虱的抗性鑒定是多年來國內外昆蟲學家較為常用的鑒定方法。由于光照和溫度在水稻苗期對其抗性的影響較大［13－14］，而且白背飛虱在接蟲初期經常會出現逃逸現象，因此本文在實驗室恒溫、長光照的條件下采用修改的水稻抗性篩選方法［10－12］來初步鑒定云南傳統水稻品種對白背飛虱的抗性，并測定白背飛虱各齡若蟲在各個品種上的發育歷期及其產卵的情況。有關白背飛虱成蟲在不同水稻品種上的取食量和產卵量，國內外不少學者都進行過研究，但未形成統一意見。Khan和Saxena認為白背飛虱在抗蟲和感蟲品種上的產卵數基本一致［15］，Pablo也報道白背飛虱在25個感蟲品種和20個抗蟲品種上的產卵數相似［16］；而俞曉平等則認為白背飛虱在不同抗、感性水稻品種上的產卵量存在顯著差異［17］，劉芳等在不同水稻品種對白背飛虱的忌避性、抗生性和耐害性的研究中也發現不同水稻品種上白背飛虱的產卵量存在差異［18］。本研究結果也表明白背飛虱在不同抗、感性水稻品種上的產卵量和取食量存在差異。在感蟲對照品種‘TN1’、抗蟲對照品種‘RHT’以及供試品種‘紅皮糯谷’、‘綠腳谷’和‘車甲谷’上，無論苗期還是分蘗期對白背飛虱的抗性等級和蜜露斑面積的測定結果基本保持一致，同時在‘TN1’、‘紅皮糯谷’和‘綠腳谷’上的單雌產卵量及孵化率較高，在‘RHT’和‘車甲谷’上的單雌產卵量及孵化率偏低，可以初步認為‘紅皮糯谷’和‘綠腳谷’屬于感蟲品種，而‘車甲谷’屬于抗蟲品種。

對于不同水稻品種對白背飛虱若蟲生長發育的影響，沈君輝等發現除了在抗、感蟲對照之間若蟲發育歷期存在差異外，其余品種與對照之間差異不明顯［19］。筆者在本研究中也發現，在各供試品種之間除了低齡若蟲和高齡若蟲的發育與對照品種存在一定差異外，其余各齡均差異不顯著。因此，若蟲的發育歷期不能單獨作為區分抗性差異的因子，還需要結合白背飛虱的其他生物學特性進行綜合分析。

水稻品種對稻飛虱的抗性還可能由于稻株的營養成分，如總氮和游離氨基酸含量、糖含量等不同而表現差異［20－23］。開展水稻品種對稻飛虱抗性的遺傳研究也能進一步發掘水稻抗性資源并分析其抗性機理［7，24－26］。本研究根據白背飛虱在不同水稻品種上的取食量和產卵情況對13個云南傳統水稻品種進行了抗蟲性初步篩選，對水稻品種的抗性生理生化特性及其抗性機制還需作進一步的深入研究。

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