防治稻飞虱宜未雨绸缪

水稻生长早期的稻飞虱以白背飞虱为主,白背飞虱是南方水稻黑条矮缩病的传播昆虫。水稻生长中后期以褐飞虱为主,危害性强,是防治的主要对象。水稻生长后期,叶片老化,叶面对药物的吸收能力变弱,而稻飞虱又隐蔽在稻株基部,本地虫源与迁飞虫源叠加为害,易爆发成灾,此时防治成本高、效果差。因此,在生产实践中,要加强抽穗前稻飞虱的防治,减少水稻后期稻飞虱基数,做到未雨绸缪。

稻区白背飞虱为害发生与防治

勐混镇隶属西双版纳州勐海县,地处勐海县西南北纬21°1′56″、东经100°23′1″,镇内以河谷为主,地形狭长,自东南向西北倾斜,东部为高山,西北为低山和缓坡、丘陵,属亚热带季风气候,年降雨量1300~1600 mm,年平均相对湿度84%,既是生物多样性的植物王国,也是许多病虫害滋生的地方,特别是白背飞虱已成为勐混镇水稻重要虫害。勐混镇有水稻面积3786.6 hm2,其中早稻2533.3 hm2,中稻1253.3 hm2,2017年前水稻虫害以白背飞虱、褐飞虱、灰飞虱混合发生,2017年至今以白背飞虱为主,占稻飞虱发生虫种的97%以上,近五年来累计发生面积40086.7 hm2。为掌握白背飞虱发生规律,及时有效控制其为害,于2017—2023年对勐混镇白背飞虱发生情况进行了监测。

褐飞虱和白背飞虱混合饲养中的共生细菌转移

【目的】探究褐飞虱Nilaparvata lugens和白背飞虱Sogatella furcifera的种间互作是否会导致其共生细菌的变化。【方法】分别对褐飞虱和白背飞虱进行单独饲养或混合饲养,并基于16S rRNA基因测序,分析不同饲养褐飞虱和白背飞虱种群共生细菌的多样性。【结果】混合饲养的与单独饲养的相比,褐飞虱和白背飞虱的共生菌群落结构均发生明显变化且具有趋同现象;混合饲养的褐飞虱共生细菌多样性比单独饲养的显著增加;褐飞虱中的133个扩增子序列变异(amplicon sequence variants,ASVs)和白背飞虱中的143个ASVs被定义为潜在的水平转移物种。【结论】褐飞虱和白背飞虱的种间互作改变了其共生细菌群落,研究结果为深入研究基于共生细菌的稻飞虱种间互作提供了新视角。

四种助剂对防治褐飞虱的植物源农药1%印楝素水分散粒剂毒力的影响

【目的】本研究旨在探究橙皮精油(orange peel essential oil,OPEO)、γ-氨基丁酸(γ-aminobutyric acid,GABA)、卵磷脂及马来酸二乙酯(diethyl maleate,DEM)4种助剂对植物源农药1%印楝素水分散粒剂(water dispersible granule,WG)毒力的影响,筛选出有增效作用的助剂,将其作为1%印楝素WG防治褐飞虱Nilaparvata lugens的桶混助剂。【方法】利用稻苗浸渍法和连续浸液法评价印楝素及添加助剂OPEO、GABA、卵磷脂或DEM后对褐飞虱3龄若虫的毒力;测定印楝素(20 mg a.i./L)及添加助剂处理后,褐飞虱3龄若虫体内谷胱甘肽S-转移酶(glutathione S-transferase,GST)、羧酸酯酶(carboxylesterase,CarE)及乙酰胆碱酯酶(acetylcholinesterase,AChE)3种酶活性;测定添加助剂后对印楝素药液(40 mg a.i./L)与水稻叶片接触角的影响。【结果】稻苗浸渍法处理后96 h,添加DEM使印楝素对褐飞虱3龄若虫胃毒性毒力显著增强,增效比为1.512;连续浸液法处理后72 h,添加OPEO或DEM使印楝素对褐飞虱3龄若虫内吸性毒力显著增强,其增效比分别为1.486及1.560;添加OPEO或DEM分别使褐飞虱3龄若虫体内GST活性比印楝素单剂处理分别降低69.4%和65.5%;添加DEM使CarE活性比印楝素单剂处理降低88.2%;添加OPEO或DEM后,印楝素药液液滴与水稻正面叶片的初始接触角从110°分别降至64.5°或67.9°。【结论】添加OPEO或DEM能明显提高印楝素对褐飞虱的毒力,提高印楝素药液在水稻叶片上的润湿性。因此,将OPEO或DEM作为1%印楝素WG防治褐飞虱的桶混助剂有一定的应用价值。

甲维盐与阿维菌素对褐飞虱繁殖力及天敌稻虱缨小蜂控害能力的影响

【目的】评估甲维盐和阿维菌素两种药剂对褐飞虱Nilaparvata lugens繁殖力及其寄生性天敌稻虱缨小蜂Anagrus nilaparvatae的影响,探明两种药剂引起褐飞虱田间再猖獗的原因。【方法】田间调查了使用5%甲氨基阿维菌素苯甲酸盐(甲维盐)微乳剂(microemulsion,ME)(用量225 mL/hm^(2))和5%阿维菌素悬浮剂(suspension concentrate,SC)(用量240 mL/hm^(2))后对田间褐飞虱虫口密度和稻虱缨小蜂成蜂寄生率的影响;室内试验采用稻茎浸渍法测定甲维盐和阿维菌素对褐飞虱4龄若虫的毒力以及不同浓度(LC_(15),LC_(30),LC_(50)和LC_(75))甲维盐和阿维菌素对褐飞虱繁殖力及稻虱缨小蜂成蜂存活和寄生能力的影响,同时采用玻璃管药膜法测定了这两种药剂对稻虱缨小蜂成蜂的毒力,评价了其风险级别。【结果】田间调查结果显示,施用5%甲维盐ME或5%阿维菌素SC显著增加了田间褐飞虱虫口密度,显著降低了稻虱缨小蜂成蜂田间寄生率。室内生物测定结果显示甲维盐和阿维菌素对褐飞虱4龄若虫的LC 50值分别为1.20和2.03 mg/L,各浓度(LC_(15)~LC_(75))甲维盐和中低致死浓度(LC_(15)~LC_(50))阿维菌素处理后的褐飞虱成虫单雌产卵量均显著高于对照。甲维盐和阿维菌素对稻虱缨小蜂成蜂的LC_(50)值分别为0.0145和0.0205 mg/L,田间用量的安全系数分别为4.52×10^(-4)~9.05×10^(-4)和8.52×10^(-4)~14.22×10^(-4),均为极高风险性药剂。【结论】甲维盐和阿维菌素会引起田间褐飞虱的再猖獗,主要有两方面的原因,一是刺激褐飞虱雌成虫产卵,二是作为稻虱缨小蜂的高风险药剂,极大地削弱了该蜂对褐飞虱的控害作用。因此,应减少两种药剂在稻田的使用,避免导致褐飞虱的再猖獗。

安徽庐江褐飞虱的抗药性监测及不同杀虫剂对其田间防效评价

近年来,褐飞虱田间种群已对多种药剂产生了抗性,为筛选可防控褐飞虱的高效药剂,2020年-2022年采用稻茎浸渍法连续测定了安徽省庐江县褐飞虱种群对三氟苯嘧啶、呋虫胺、烯啶虫胺、吡蚜酮、氟啶虫胺腈等5种药剂的抗性水平,并在庐江县开展了不同药剂对褐飞虱田间防效试验。室内抗性监测结果表明,2020年-2022年褐飞虱种群对吡蚜酮始终处于高水平抗性(抗性倍数104.6~154.4倍),对呋虫胺的抗性从中等水平上升至高水平(抗性倍数77.7~157.2倍),对氟啶虫胺腈、烯啶虫胺处于中等水平抗性(氟啶虫胺腈抗性倍数21.3~64.5倍、烯啶虫胺抗性倍数14.6~22.6倍),对三氟苯嘧啶处于敏感状态。庐江单季稻试验田田间试验结果表明,在推荐高剂量下,20%三氟苯嘧啶WG、10%异唑虫嘧啶SC等介离子杀虫剂对褐飞虱速效性和持效性表现较好,除了药后1 d 20%三氟苯嘧啶WG防效为74.72%外,2种药剂3~14 d的防效都在80%以上;50%烯啶虫胺SG、22%氟啶虫胺腈SC防效次之,药后1 d防效在67.63%~71.61%,药后3 d至7 d防效有所提高,为77.16%~84.13%,而药后14 d防效降为71.52%~75.77%;50%吡蚜酮WG药后1~7 d防效均在约70%,而药后14 d下降为62.12%;20%氟啶虫酰胺SC、20%呋虫胺WG、10%醚菊酯SC速效性和持效性都表现较差,药后1~14 d防治效果都在80%以下。结合室内抗药性监测和田间防治效果,说明三氟苯嘧啶等介离子类杀虫药剂作为新型杀虫剂品种,可与新烟碱类、吡蚜酮及其混剂交替轮换使用,用于抗药性褐飞虱的治理。

盘锦地区3个主栽品种灰飞虱田间种群动态

为探明盘锦地区近年水稻主栽品种上灰飞虱种群动态特征,连续2 a对盘锦3个水稻品种上灰飞虱发生情况进行调查,结果表明,2022年各品种灰飞虱发生总量显著高于2023年,各品种间灰飞虱总量没有显著差异;不同品种上灰飞虱田间种群动态趋势大体一致,但2023年9月灰飞虱种群数量低于2022年同时期。

灰飞虱和白背飞虱雌雄成虫对杀虫剂敏感性的差异研究

采用稻苗浸渍法分别测定了6种常用杀虫剂对灰飞虱Laodelphax striatellus和白背飞虱Sogatella furcifera雌雄成虫的生物活性,以期明确这2种稻飞虱对杀虫剂敏感性的性别差异。结果显示,烯啶虫胺对灰飞虱和白背飞虱雌成虫的LC_(50)分别是其雄成虫的2.88倍和3.09倍,说明雄成虫对烯啶虫胺的敏感性均高于雌成虫。三氟苯嘧啶对灰飞虱雌成虫的LC_(50)是其雄成虫的1.79倍。2种飞虱雌雄成虫对其他几种药剂的敏感性无显著差异。2种飞虱的雌成虫体型均大于雄成虫,灰飞虱和白背飞虱雌成虫体重分别是雄虫的1.88倍和1.85倍。综上,灰飞虱和白背飞虱成虫对烯啶虫胺和三氟苯嘧啶的敏感性存在性别差异,但个体大小差异并不是雌雄虫对杀虫剂敏感性不同的唯一原因。

元江灯下飞虱种群调查

飞虱科昆虫简称飞虱,是世界性分布的昆虫,有随季节气流远距离南北往返迁飞习性,是农林重要害虫,直接为害可造成严重经济损失,间接为害传播病毒病[1]。元江坝处于元江(红河)河谷迁移通道,飞虱在迁入期汇聚于此造成虫量突增[2]。2007年稻飞虱大暴发以来,呈现出发生时间逐年提前,发生面积逐年扩大,发生程度逐年加重,抗药性越来越强的趋势[3]。

不同抗感水稻品种对褐飞虱胁迫的高光谱响应特征

【目的】探究不同抗感水稻受褐飞虱胁迫的高光谱反射率曲线变化及敏感光谱差异,研究水稻植株不同部位的高光谱变化。在此基础上,采用机器学习技术建立水稻褐飞虱抗性鉴定模型,为下一步开发智能化褐飞虱抗性鉴定技术提供重要基础资料。【方法】以三个具不同褐飞虱抗感特征的水稻品种(TN1、Mudgo、RHT)为对象,分析其光谱、植被指数差异并建立抗性级别预测的随机森林模型。【结果】研究发现,褐飞虱胁迫天数与光谱反射率显著相关的波段数及差异显著的波段数随着水稻的抗性水平的上升而减少。同时,在680 nm左右,三个品种的光谱反射率与褐飞虫胁迫时间的相关性最好。植被指数分析表明,SIPI、SR605/760和PSNDb与抗性级别的相关系数绝对值要高于680 nm的结果。感虫品种TN1差异最早体现,中抗品种Mudgo其次,高抗品种RHT最后。不同部位的差异首先出现在第1叶叶片和第1叶叶鞘,然后依次为第2叶叶片和第2叶叶鞘以及第3叶叶片和第3叶叶鞘。预测模型的结果表明,全波段作为输入的模型效果比以单一植被指数SIPI构建的随机森林模型更好,模型准确率达到85.9%。【结论】本研究反映了不同抗感水稻品种受褐飞虱危害后的高光谱变化规律与不同抗感品种和不同部位的差异,并证实了机器学习技术对水稻抗性级别的分类能力。

水分和氮磷钾胁迫处理苗期水稻对褐飞虱抗性的影响

【目的】探究水源和食物对褐飞虱死亡速率的影响,探究不同浓度养分处理下的水稻幼苗对褐飞虱的抗性和趋避性,为综合应用田间水肥管理防治褐飞虱提供理论依据。【方法】以感虫水稻品系‘9311’和抗性品系‘BPHR96’为供试材料,观察不同的水源和食物处理(取食‘9311’茎段,取食‘BPHR96’茎段,有水源的饥饿胁迫以及无水源的饥饿胁迫)对褐飞虱死亡率的影响。在玻璃温室内开展水培试验,设置不同浓度营养液培养水稻幼苗,测定幼苗分蘖数、株高、根长、地上部鲜质量和根鲜质量5个表型性状;并观察侵染后褐飞虱的存活数量、增质量率、蜜露排泄量以及寄主选择数量。【结果】无食物的情况下,褐飞虱死亡率上升迅速;无水源饥饿胁迫处理的褐飞虱在接虫后48 h全部死亡;接虫216 h时,有水源饥饿胁迫处理的死亡率达到96.8%,取食‘BPHR96’的死亡率达到85.0%,而取食‘9311’的死亡率也始终维持较低水平(44.3%)。营养液水培试验发现,与对照和高浓度氮磷钾营养液处理相比,低浓度氮磷钾营养液虽然对水稻幼苗的生长有所抑制,但能显著降低褐飞虱的存活数量、增质量率、蜜露排泄量以及寄主选择数量,且抗性水稻品系的效应更为明显。相比于低浓度钾营养液处理,对照和高浓度钾营养液处理能显著促进水稻幼苗的生长,但未发现钾浓度对褐飞虱的取食响应有显著影响。【结论】充足的水分是保证褐飞虱维持生命活动的首要因素,其次才是食物的适口性。低浓度氮磷钾处理能够降低褐飞虱对水稻的危害,高浓度氮磷钾处理则利于褐飞虱的侵害,水稻大田生产过程中可通过水肥管理对褐飞虱进行综合防治。

外施多效唑诱导水稻对稻飞虱的抗性

【目的】利用化学激发子提高植物抗虫性从而抑制害虫,是目前正在开发的一种新型的害虫绿色防治技术。本研究旨在解析一种化学激发子——多效唑(paclobutrazol,PBZ)提高水稻Oryza savita对稻飞虱抗性的机理,以期为其在害虫防控中的应用打下基础。【方法】用不同浓度PBZ以根吸的方法处理秀水110品种水稻24 h后接入褐飞虱Nilaparvata lugens和白背飞虱Sogatella furcifera初孵若虫,测定接虫后不同时间若虫存活率;用含有5和10 mg/L PBZ或者防御化合物[咖啡酰腐胺、刺苞菊苷和樱桃苷(1和10 mg/L)及芥子酰胍丁胺(0.1和1 mg/L)]的稻飞虱人工饲料饲喂以及用5和20 mg/L PBZ溶液喷施褐飞虱若虫后,测定褐飞虱若虫存活率;5 mg/L PBZ根吸处理水稻、褐飞虱若虫为害和5 mg/L PBZ根吸处理水稻再接褐飞虱若虫后,测定水稻体内水杨酸(salicylic acid,SA)、过氧化氢(hydrogen peroxide,H_(2)O_(2))和乙烯(ethylene,ET)以及防御化合物芥子酰胍丁胺、咖啡酰腐胺、刺苞菊苷和樱桃苷的含量。【结果】与对照(根吸不含PBZ的营养液的水稻)相比,5 mg/L PBZ根吸处理水稻,接虫后3 d时褐飞虱若虫存活率降低33.3%;当PBZ浓度达到20 mg/L时,接虫后4 d时褐飞虱若虫全部死亡,但PBZ本身对褐飞虱若虫没有直接的毒杀作用。与对照组相比,5 mg/L PBZ根吸处理24 h后不接褐飞虱为害放置24 h时水稻植株体内SA含量显著上升,5 mg/L PBZ根吸处理水稻24 h再接褐飞虱若虫为害72 h时H_(2)O_(2)含量显著上升,5 mg/L PBZ根吸处理24 h后不接褐飞虱为害放置48-96 h、褐飞虱为害24-72 h及5 mg/L PBZ根吸处理水稻24 h再接褐飞虱若虫为害48-96 h ET释放量均显著下降,5 mg/L PBZ根吸处理诱导了水稻植株中咖啡酰腐胺和芥子酰胍丁胺2种酚胺类化合物以及刺苞菊苷和樱桃苷2种黄酮类化合物含量的显著上升。在褐飞虱人工饲料中添加1或10 mg/L的咖啡酰腐胺、芥子酰胍丁胺、刺苞菊苷或樱桃苷,可有效降低褐飞虱若虫存活率。【结论】PBZ是一种有效的化学激发子,可以通过激活水稻的SA和H_(2)O_(2)通路、抑制ET通路,诱导水稻相关防御化合物的合成,提高水稻对褐飞虱的抗性。

灰飞虱冠蛋白的基因克隆与表达分析

灰飞虱Laodelphax striatellus冠蛋白属于WD40重复超家族成员,主要通过结合肌动蛋白调控细胞骨架的动态聚合与解聚。本研究通过RT-PCR克隆并获得了灰飞虱3个冠蛋白coronin 1A、coronin 2B和coronin 7的基因CDS区。系统进化树分析显示,这3个冠蛋白分别属于3个分支,且与褐飞虱Nilaparvata lugens的3个冠蛋白同源性最高,氨基酸序列相似性分别为99.2%、88.2%和82.5%。荧光定量PCR检测结果显示,coronin 1A在成虫中的转录水平显著高于2龄、4龄若虫,coronin 2B在雄虫中的转录水平显著高于2龄、4龄若虫和雌虫,coronin 7在雌虫中的转录水平显著高于2龄、4龄若虫和雄虫。而3个冠蛋白基因在唾液腺中的转录水平都显著高于肠道。灰飞虱携带水稻条纹病毒(rice stripe tenuivirus,RSV)后体内3个冠蛋白基因的转录水平显著高于对照,说明冠蛋白可能在灰飞虱传播RSV过程中发挥一定作用,研究结果为深入探究冠蛋白的功能奠定了基础。

褐飞虱G蛋白β亚基基因的功能分析

【目的】本研究旨在鉴定褐飞虱Nilaparvata lugens G蛋白β亚基基因(NlGβ)并分析其功能,以期为基于RNAi技术防治褐飞虱提供潜在的新靶标基因。【方法】利用PCR克隆并验证褐飞虱NlGβ的编码序列(coding sequence,CDS)并进行生物信息学分析;基于褐飞虱不同发育阶段(卵、1-5龄若虫和雌雄成虫)和成虫不同组织(头、足、肠道、表皮、脂肪体、雌性生殖系统和雄性生殖系统)转录组表达谱分析NlGβ的时空表达模式;通过对2和5龄褐飞虱若虫进行显微注射dsRNA沉默NlGβ,观测个体和雌性生殖系统表型,统计存活率、单雌产卵量和卵孵化率,利用透射电子显微镜技术观察侧输卵管膨大区。【结果】褐飞虱NlGβ(GenBank登录号:XP_022200908.1)的CDS长948 bp,NlGβ蛋白包含7个WD40结构域和4个WD_REPEATS_1基序,是一个较为保守的蛋白,除了直翅目昆虫外,来源于其他昆虫目中的NlGβ同源蛋白能很好地聚集在同一簇进化分支上。NlGβ的表达量在1-3龄若虫期呈现周期性变化,在5龄雌若虫和雌成虫中的表达量高于5龄雄若虫和雄成虫中的;NlGβ在成虫不同组织中都表达,但在脂肪体中表达量最高,在雌性生殖系统中的表达量高于雄性生殖系统中的。沉默褐飞虱2龄若虫NlGβ,出现蜕皮困难的现象,导致存活率较ds GFP对照组显著降低;沉默褐飞虱5龄若虫NlGβ,雌成虫腹部异常膨大,卵巢发育畸形,单雌产卵量较对照组显著下降,卵无法孵化,侧输卵管膨大区内分泌物增加,上皮细胞发生降解。【结论】NlGβ与褐飞虱的生长发育和雌虫的繁殖密切相关。

褐飞虱翅型分化调控机制的研究进展

昆虫翅多型作为生物可塑性发育的典型代表,是昆虫对复杂多变环境适应进化的结果。褐飞虱Nilaparvata lugens是一种典型的翅多型昆虫,若虫可发育成短翅型或长翅型成虫,后者的远距离迁飞特性造成褐飞虱在亚洲稻区大面积为害。20世纪60年代以来,前人针对褐飞虱翅多型的发生机理进行了大量研究,发现种群密度、寄主植物质量、温度和光周期等诸多环境因子以及保幼激素均能够影响翅型比例。近20年来,得益于基因组学、RNAi和基因编辑等生物技术的发展,褐飞虱翅型分化的分子机制研究取得了突破性进展,发现了褐飞虱翅型分化的开关基因FoxO,沉默或敲除FoxO会导致飞虱发育为长翅型;而胰岛素信号通路能够磷酸化FoxO抑制其进入细胞核,从而参与翅型分化调控;锌指转录因子Zfh1能够以启动子结合的方式调节FoxO的转录,与胰岛素信号通路平行调控翅型分化;另一个锌指转录因子Rotund能够与FoxO互作共同调控褐飞虱翅多型。此外,性别决定基因Transformer-2和c-Jun氨基末端激酶通路等也能够影响翅型分化,表明褐飞虱的翅型分化存在多样化的分子调控机制。鉴于半翅目不同亚目间的翅多型机制均有所不同,对褐飞虱翅型分化机制的解析远不足以阐明半翅目乃至整个昆虫纲的翅多型机制,但其研究成果能够引领未来对昆虫翅多型机制的探索研究,并加深人们对昆虫翅及组织可塑性发育与进化的理解。

高通量测序分析褐飞虱circRNA表达谱及其潜在功能

【目的】探究褐飞虱Nilaparvata lugens如何适应抗性水稻品种YHY15,并为研究环状RNA(circular RNA, circRNA)在褐飞虱对抗性水稻适应机制中的作用奠定基础。【方法】利用高通量测序技术鉴定生物型1和生物型Y(能致害抗性水稻YHY15的生物型)褐飞虱的circRNA,并统计其类型和分布。分析生物型1和生物型Y褐飞虱间circRNA表达差异,并对circRNA来源基因进行GO功能注释和KEGG富集分析。【结果】生物型1和生物型Y褐飞虱共鉴定到19个circRNA,分布在9条染色体上,其中17个circRNA由剪接位点之间的外显子构成,2个circRNA由剪接位点之间的所有碱基构成,17个circRNA长度在200~800 bp。生物型Y褐飞虱的circRNA表达丰度与表达量比生物型1褐飞虱的更高。分析结果表明,在生物型1褐飞虱克服抗性水稻YHY15形成新的生物型Y的过程中,在自然选择压力下,circRNA的表达出现变化,推测这种变化影响了褐飞虱新生物型的形成。KEGG分析结果表明,鉴定到的生物型1和生物型Y褐飞虱circRNA来源基因主要富集到自噬相关通路上。【结论】褐飞虱长期取食抗性水稻,导致褐飞虱消化、解毒和代谢能力进化,能降解抗性水稻为抵御褐飞虱而产生的次生代谢物。鉴定到的生物型1和生物型Y褐飞虱的circRNA来源基因与细胞自噬相关,表明褐飞虱通过细胞自噬过程应答抗虫水稻,这种应答反应促进褐飞虱适应抗虫水稻,致害性增强和生物型形成。

基于水稻冠层多信息融合的监测褐飞虱种群大小的BP神经网络方法

【目的】褐飞虱Nilaparvata lugens种群监测的自动化和智能化尚未实现。本研究旨在探究水稻受褐飞虱危害后冠层光谱和温度以及叶片叶绿素相对含量与为害虫量的关系,建立基于高光谱、热成像和叶绿素等多信息融合的误差反向传播(back propagation,BP)神经网络监测褐飞虱的方法,为田间褐飞虱种群监测向自动化与智能化方向发展提供方法支持。【方法】在可控条件下利用方形塑料框培育水稻,并在分蘖期接入雌雄1∶1配对的不同对数(0,1,2,3,4,5,6和7对)的褐飞虱雌、雄成虫,然后连续多次(接虫后16,27,32,44和60 d时)调查接虫区水稻上褐飞虱虫量(每4穴稻上个体数),并采用高光谱仪和热成像仪分别测定水稻冠层光谱反射率和冠层温度,利用土壤和植物分析仪器开发(soil and plant analyzer development,SPAD)叶绿素仪测定叶片叶绿素的相对含量(SPAD值);采用Pearson相关法分析各测量指标与褐飞虱虫量的相关性;采用多元散射校正对光谱反射率数据进行降噪处理;采用连续投影算法对高光谱反射率数据进行降维和敏感波段筛选;分别以光谱反射率单一信息及其与冠层温度和SPAD值融合后的多源信息为输入量,采用普通和加入粒子群算法优化的BP神经网络建模,构建褐飞虱为害不同时段后种群大小的神经网络监测模型。【结果】褐飞虱为害后水稻冠层光谱在近红外的730-930 nm波段反射率、水稻冠层温度与气温的差值(冠气温差)和叶片的SPAD值均与褐飞虱虫量呈显著负相关。利用连续投影算法筛选出的冠层光谱敏感波段处反射率并降噪后建立的BP神经网络监测5个危害时段褐飞虱虫量的预测集决定系数R^(2)在0.504~0.892之间;融合冠层光谱、冠气温差和叶片SPAD值等多信息建立的BP神经网络监测褐飞虱虫量的预测集R^(2)提升到0.640~0.975;在多源信息基础上再选用粒子群优化(particle swarm optimization,PSO)算法优化BP神经网络后监测褐飞虱虫量的精度提高,预测集R^(2)提升到0.931~0.991,模型预测效果好。【结论】基于水稻冠层高光谱与热成像和叶片SPAD值等多信息融合的PSO-BP神经网络方法监测褐飞虱虫量的精度高、效果好,有望用于田间褐飞虱种群的自动监测。

直接多重TaqMan qPCR方法快速鉴定褐飞虱属3种飞虱

【目的】褐飞虱(Nilaparvata lugens)是水稻重大害虫,灯光诱捕一直是褐飞虱监测的重要方法。然而,褐飞虱的两个同属近似种伪褐飞虱(N.muiri)和拟褐飞虱(N.bakeri)也具有扑灯行为,常被误判为褐飞虱。针对测报灯下褐飞虱属近似种形态鉴定费时费力、专业技能要求高,伪褐飞虱和拟褐飞虱常被误判为褐飞虱这一问题,拟建立一种褐飞虱属3种飞虱的快速分类鉴定方法。【方法】以条形码基因ITS1为靶标,筛选褐飞虱属通用引物及物种特异性探针,建立并优化直接多重Taqman qPCR检测体系(Direct Multiplex TaqMan quantitative PCR,dmTqPCR),并分析其特异性、灵敏度及实用性。【结果】本研究建立的3种飞虱dmTqPCR检测方法特异性强,可准确区分褐飞虱、伪褐飞虱和拟褐飞虱;灵敏度高,检出限可达10拷贝/反应;大样本检测结果表明,382个样本从样本获取到结果输出的整个过程可在3 h内完成,检出率及准确率均为100%。【结论】本研究建立的褐飞虱属近似种的dmTqPCR鉴定方法可以用于褐飞虱、伪褐飞虱和拟褐飞虱的快速分类鉴定,有利于灯下褐飞虱的精准测报。

德夸菌素对水稻品种徐稻10与湘两优900抗褐飞虱的影响

【目的】德夸菌素(decoyinine,DCY)是一种新型植物生长调节剂。本研究旨在探究DCY浸种处理对商用水稻品种徐稻10与湘两优900抗褐飞虱Nilaparvata lugens的影响。【方法】利用年龄-龄期两性生命表测定和比较了褐飞虱初孵若虫取食不同浓度[0(清水对照),25,50和100 mg/L]DCY浸种处理的徐稻10和湘两优900植株后的生长发育、成虫繁殖力及种群生命表参数,并模拟其60 d内的种群增长情况。还调查了100 mg/L DCY浸种处理对褐飞虱雌成虫蜜露分泌量、体重及取食和产卵偏好的影响。【结果】与取食对照稻株相比,褐飞虱初孵若虫取食不同浓度DCY浸种处理的徐稻10植株后,若虫历期显著延长,成虫繁殖力(单雌产卵量)显著下降,种群参数净增殖率R_(0)、内禀增长率r_(m)和周限增长率λ显著降低,平均世代周期T和种群倍增时间DT显著升高;褐飞虱初孵若虫取食不同浓度DCY浸种处理的湘两优900植株后,若虫历期显著缩短,单雌产卵量显著下降,仅平均世代周期T显著升高,其他种群参数无显著差异。在两种水稻上,60 d种群模拟的结果表明3个处理组的种群大小都小于对照组的。取食100 mg/L DCY浸种处理的徐稻10与湘两优900稻株的褐飞虱雌成虫的蜜露分泌量和体重都显著低于取食对照组稻株的。取食和产卵选择试验表明,褐飞虱雌成虫更倾向于在对照稻株上取食和产卵。【结论】DCY浸种处理徐稻10与湘两优900后会提高其对褐飞虱的抗性。

褐飞虱凝集素基因NlCTL4的克隆及功能分析

C型凝集素(C-type lectins,CTLs)是广泛存在于昆虫体内一类含糖识别结构域的蛋白超家族,通常作为模式识别受体,在识别外来病原微生物并启动昆虫先天免疫过程中发挥重要功能。本研究克隆并鉴定了一条褐飞虱CTL编码基因NlCTL4(GenBank登录号:OQ032531),其c DNA序列全长936 bp,编码311个氨基酸。序列分析显示,Nl CTL4蛋白N端存在一段由21个氨基酸残基组成的信号肽,C端仅具有一个典型的糖识别结构域,属于S型CTLs。系统发育分析表明,Nl CTL4与半翅目其他昆虫的CTLs聚为一支,其中与玻璃翅叶蝉CTL亲缘关系最近。q RT-PCR分析显示,Nl CTL4基因在褐飞虱不同发育阶段和不同组织中均有表达。Nl CTL4在5龄若虫期的表达量最高,且在高龄若虫期(4~5龄)的表达量显著高于低龄若虫(1~3龄),但在雌、雄成虫中其表达量无显著差异。Nl CTL4在褐飞虱雌成虫肠道中表达量最高,脂肪体次之,在血淋巴中表达量最低。大肠杆菌(革兰氏阴性细菌)、金黄色葡萄球菌(革兰氏阳性细菌)和金龟子绿僵菌(丝状病原真菌)均能显著诱导Nl CTL4的表达水平,其中大肠杆菌和金黄色葡萄球菌在诱导36 h时Nl CTL4的表达量达到顶峰,金龟子绿僵菌接种24 h时的诱导水平最高。RNAi分析结果显示,抑制Nl CTL4表达后褐飞虱5龄若虫存活率及对金龟子绿僵菌侵染的抵御能力显著降低。本研究结果初步证实了褐飞虱Nl CTL4在宿主生长发育和免疫防御过程中发挥重要调控作用,且在开发褐飞虱RNAi抗虫和病原真菌防虫技术中具有重要的潜在应用价值。