不同葉片突變體水稻對(duì)稻縱卷葉螟的響應(yīng)

不同葉片突變體水稻對(duì)稻縱卷葉螟的響應(yīng)

葉色的淺是水稻品種的一個(gè)重要特征。它也會(huì)受到田間氮肥的影響，但它并沒(méi)有從根本上改變水稻的葉色特征。近年來(lái),在雜交水稻生產(chǎn)中,為實(shí)現(xiàn)雜交種子純度的快速鑒定,防患因不育系在異常天氣條件下出現(xiàn)自交帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn),一些葉色突變基因如翠綠葉、苗期白化、后期轉(zhuǎn)綠突變、黃葉等,被用作標(biāo)記性狀導(dǎo)入雜交水稻不育系。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),已有近20個(gè)帶葉色標(biāo)記的水稻不育系應(yīng)用于生產(chǎn)。在水稻生產(chǎn)中,蟲(chóng)害的控制是一個(gè)重要環(huán)節(jié)。一方面,不同的水稻品種自身對(duì)害蟲(chóng)有不同的抗性;另一方面,不同的害蟲(chóng)對(duì)水稻品種也可能存在不同的適應(yīng)及識(shí)別能力。一些葉色標(biāo)記不育系,如黃葉、紫葉和翠綠葉不育系,在整個(gè)生長(zhǎng)過(guò)程中,由于與其他水稻品種存在顯著的葉色差異并伴隨著葉綠素含量的顯著下降,一方面可能會(huì)影響害蟲(chóng)的視覺(jué)識(shí)別,另一方面也可能影響食葉性害蟲(chóng)食物的成分,從而影響害蟲(chóng)的生長(zhǎng)發(fā)育。因此,在大面積應(yīng)用之前,有必要進(jìn)行不育系對(duì)水稻害蟲(chóng)的反應(yīng)評(píng)價(jià),為建立合適的水稻蟲(chóng)害防治技術(shù)體系奠定基礎(chǔ)。1材料和方法1.1保持系龍?zhí)鼐葷?jì)系本試驗(yàn)所用材料包括粳稻常規(guī)品種嘉禾218,秈型雜交水稻保持系龍?zhí)馗及其黃葉突變體黃玉B和翠綠色突變體翠玉B。黃玉B系由龍?zhí)馗經(jīng)γ射線輻射誘變而成,而翠玉B系由黃玉B進(jìn)一步用伽瑪射線輻射誘變得到的。1.2農(nóng)藝性狀調(diào)查本試驗(yàn)于2008年在浙江省嘉興市農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻試驗(yàn)基地完成。試驗(yàn)安排在相對(duì)獨(dú)立的試驗(yàn)田中,東、西側(cè)均為旱地,旱地外是當(dāng)?shù)胤N植正常粳稻品種的農(nóng)田。各試驗(yàn)材料種子催芽后于6月8日播種,7月6日移栽。移栽時(shí)每穴插1苗,間距為20cm×20cm。移栽前2d(7月4日)噴施農(nóng)藥,劑量為每公頃三唑磷2250ml+毒死蜱900ml+銳勁特900ml,混合后加水450kg。各個(gè)試驗(yàn)品種均3小區(qū)重復(fù),小區(qū)面積30m2,隨機(jī)區(qū)組排列。設(shè)不除蟲(chóng)和除蟲(chóng)2個(gè)處理:不除蟲(chóng)處理在整個(gè)大田生長(zhǎng)期間不施任何農(nóng)藥;除蟲(chóng)處理按水稻生產(chǎn)正常田間管理,期間用農(nóng)藥治蟲(chóng)4次,分別為:7月10日,每公頃噴施銳勁特900ml+毒死蜱900ml+水450kg;7月30日和8月25日,每公頃噴施銳勁特900ml+撲虱靈1200g+毒死蜱900ml+水450kg;9月5日,每公頃噴施銳勁特900ml+水450kg。葉綠素含量測(cè)定參照Wellburn的方法。在播種后20d、分蘗盛期、始穗期,每份材料各取5株苗頂端的1張葉片共5張混合后測(cè)定葉片的葉綠素含量,3次重復(fù)。將葉片樣品置于5ml80%丙酮中避光浸提直至葉片發(fā)白(48h),用UNICAMUV300型分光光度計(jì)測(cè)定葉綠素含量。農(nóng)藝性狀的考查安排在噴施農(nóng)藥的小區(qū),始穗期、成熟期調(diào)查有效分蘗、株高,收獲前1d各處理取樣5株,考查單株產(chǎn)量、每穗實(shí)粒數(shù)、每穗總粒數(shù)、千粒重和結(jié)實(shí)率。成熟期采用人工收割的方法對(duì)各小區(qū)進(jìn)行產(chǎn)量測(cè)定。在播種后15d(6月23日),24d(7月2日)各調(diào)查1次蟲(chóng)量,每份材料調(diào)查20株秧苗為一樣本,重復(fù)3次,共調(diào)查60株,方法是將秧苗拔起放入托盤,拍下蟲(chóng)量計(jì)數(shù)。在本田期,移栽后每15d左右調(diào)查1次蟲(chóng)害,其中,7月28日、8月14日調(diào)查稻縱卷葉螟危害,每小區(qū)調(diào)查30叢水稻的蟲(chóng)苞數(shù),3次重復(fù)共調(diào)查90株;在8月14日、8月28日、9月16日,采用盆拍法,將稻株害蟲(chóng)拍在盆內(nèi),分別計(jì)數(shù)灰飛虱、白背飛虱、褐稻虱的蟲(chóng)量,每小區(qū)均調(diào)查10株,重復(fù)3次共30株。2結(jié)果與分析2.1灌漿期間葉綠素含量的變化4份材料的葉綠素(Chl)含量都表現(xiàn)為苗期和黃熟期低,分蘗期、抽穗期高(表1)。突變體黃玉B的總Chl含量在各階段都顯著低于其親本龍?zhí)馗,在苗期、分蘗期、抽穗期和黃熟期較龍?zhí)馗分別下降58.3%、48.4%、40.8%和31.0%。翠玉B也顯著低于龍?zhí)馗,但在黃熟期二者差異縮小為8.2%(表1)。因此,在灌漿期間黃玉B和龍?zhí)馗葉色差異仍然十分顯著,而翠玉B與龍?zhí)馗視覺(jué)差異已經(jīng)不大(圖1)。從表1還可看出,同為綠葉品種,龍?zhí)馗與常規(guī)品種嘉禾218相比,在秧苗期、分蘗期的總?cè)~綠素含量沒(méi)有顯著差異,但在抽穗期和黃熟期,嘉禾218的總?cè)~綠素含量顯者高于龍?zhí)馗。表2顯示,龍?zhí)馗與其2個(gè)突變體黃玉B、翠玉B在播始?xì)v期、株高、每穗總粒、結(jié)實(shí)率和千粒重等性狀上沒(méi)有顯著差異。2.2稻縱卷葉螟的發(fā)生與防治時(shí)期7月25日至8月28日在秧田期,沒(méi)有發(fā)現(xiàn)稻縱卷葉螟、白背飛虱、褐稻虱,但發(fā)現(xiàn)少量灰飛虱若蟲(chóng)。稻薊馬在6月23日的調(diào)查中就已在龍?zhí)馗中發(fā)現(xiàn)(表3);至移栽前4d(7月2日),稻薊馬蟲(chóng)量在各材料中均有較快增加,突變體黃玉B和翠玉B上的蟲(chóng)量已顯著大于親本龍?zhí)馗(表3)。移栽前2d,即7月4日,在秧田噴施農(nóng)藥,7月5日調(diào)查,沒(méi)有發(fā)現(xiàn)稻薊馬和飛虱類害蟲(chóng),表明噴施農(nóng)藥后,移栽的秧苗均不帶蟲(chóng)。在本田期,也未發(fā)現(xiàn)稻薊馬危害,因此,只對(duì)稻縱卷葉螟、飛虱類害蟲(chóng)進(jìn)行了定量觀察。在不施藥區(qū),至9月16日植株因蟲(chóng)害已完全枯死倒伏,因此沒(méi)有再進(jìn)行蟲(chóng)口數(shù)據(jù)調(diào)查。稻縱卷葉螟為遷飛性害蟲(chóng),7月10日左右在試驗(yàn)田區(qū)即有少量發(fā)生,7月25日及8月15日前后為2個(gè)高峰期。至8月25日以后隨葉片老化,稻縱卷葉螟危害減輕。該蟲(chóng)害的起始癥狀表現(xiàn)為葉片內(nèi)卷成筒狀,癥狀加重時(shí)葉片在卷成筒狀同時(shí),卷葉發(fā)白,剝開(kāi)卷葉會(huì)發(fā)現(xiàn)灰白蟲(chóng)糞。在本試驗(yàn)中,出現(xiàn)上述癥狀的葉片記為一個(gè)蟲(chóng)苞。7月28日至8月14日,各材料處于分蘗中后期,是稻縱卷葉螟的高發(fā)期。由表4可見(jiàn),無(wú)論在施藥區(qū)還是不施藥區(qū),8月14日植株受害均比7月28日嚴(yán)重。在施藥區(qū),各材料間受害程度差異較小,只有8月14日黃玉B與龍?zhí)馗差異達(dá)顯著水平,但實(shí)際差異很小。在不施藥區(qū),7月28日各材料間差異不顯著,但在8月14日,黃玉B和翠玉B的蟲(chóng)苞數(shù)都極顯著低于正常葉色水稻,而且黃玉B的蟲(chóng)苞數(shù)也極顯著少于翠玉B。2008年,白背飛虱和灰飛虱發(fā)生較重,而褐飛虱較輕。農(nóng)藥的使用雖總體上降低了蟲(chóng)口,但沒(méi)有徹底滅絕其危害(表5)。在不使用農(nóng)藥的小區(qū),9月初已出現(xiàn)植株枯死,因此至9月16日已無(wú)法調(diào)查(除嘉禾218外)。雖然3種飛虱類蟲(chóng)量不一,但不同品種的反應(yīng)基本一致,嘉禾218抗性最佳,幾乎不受危害;龍?zhí)馗及其突變體雖然受害程度不同,但均比嘉禾218嚴(yán)重。在本試驗(yàn)中,褐稻虱的危害很輕,在整個(gè)生長(zhǎng)周期的調(diào)查中,最大蟲(chóng)量也僅為31.5只,因此不做詳細(xì)分析。2008年白背飛虱的發(fā)生比較嚴(yán)重,8月上旬就發(fā)現(xiàn)其危害。從表5可以看出在8月14日、8月28日的調(diào)查中,白背飛虱的蟲(chóng)量均是所有飛虱類中最多的。無(wú)論在施藥區(qū)還是不施藥區(qū),黃玉B和翠玉B植株上白背飛虱的蟲(chóng)量始終高于龍?zhí)馗:在不施藥區(qū),8月14日分別高出31.4%和28.7%;在施藥區(qū),8月28日分別高出177.3%和228.7%。黃玉B和翠玉B之間比較也存在蟲(chóng)量的顯著差異,但在不同時(shí)間段沒(méi)有一致的趨勢(shì)?；绎w虱蟲(chóng)量之多在本試驗(yàn)中僅次于白背飛虱。根據(jù)施藥和不施藥小區(qū)蟲(chóng)口基本相仿的結(jié)果可以看出,本試驗(yàn)中使用的農(nóng)藥對(duì)灰飛虱效果不大(表5)。雖然總體上黃玉B、翠玉B植株上的平均蟲(chóng)量高于龍?zhí)馗,但不同時(shí)期結(jié)果并不完全一致:在不施藥區(qū),8月28日翠玉B上的蟲(chóng)量反而較龍?zhí)馗少。3含對(duì)葉的確定在長(zhǎng)期的進(jìn)化過(guò)程中,不同的昆蟲(chóng)不但形成了其特定的寄主范圍,而且耕作制度和作物品種的變化也會(huì)影響種群的消長(zhǎng)。葉色標(biāo)記水稻是最近幾年出現(xiàn)的一種新型水稻,由于其葉色及其葉綠素含量的顯著變化,有可能影響害蟲(chóng)的視覺(jué)識(shí)別及食物營(yíng)養(yǎng),從而影響相關(guān)害蟲(chóng)在稻田環(huán)境中的發(fā)生和發(fā)展。據(jù)筆者所知,本試驗(yàn)是首次對(duì)這一新型水稻中蟲(chóng)害發(fā)生做研究,雖然結(jié)果只是初步的,但對(duì)今后開(kāi)展這方面的研究及制定葉色標(biāo)記水稻生產(chǎn)中蟲(chóng)害的防治方案都具有一定參考價(jià)值。3.1水稻抗性品種篩選及對(duì)抗性分析眾多研究已表明,水稻品種的基因型差異會(huì)影響水稻害蟲(chóng)的發(fā)生。在本試驗(yàn)中,嘉禾218為粳稻品種,遺傳上和其他3個(gè)秈稻材料差異最大。黃玉B和翠玉B是龍?zhí)馗的突變體,微衛(wèi)星標(biāo)記研究表明,它們有著完全一致的微衛(wèi)星單基因組型,屬于典型的近等基因系,因此它們是研究葉色突變對(duì)害蟲(chóng)發(fā)生影響的絕佳材料。褐飛虱的抗性基因研究較多,水稻中已報(bào)道有22個(gè),其中12個(gè)為顯性基因,10個(gè)為隱性基因。在本試驗(yàn)中,嘉禾218對(duì)褐飛虱表現(xiàn)為高抗,其他材料均為高感(表5),這與孫詳良等在對(duì)灰飛虱抗性品種的篩選中觀察到的結(jié)果一致。國(guó)內(nèi)外的研究均表明,不同的水稻品種對(duì)白背飛虱的抗性存在差異,抗性受多個(gè)主效和微效抗蟲(chóng)基因控制。本試驗(yàn)還發(fā)現(xiàn),嘉禾218對(duì)白背飛虱有很好的抗性,一方面表明它對(duì)水稻主要飛虱均有很好的抗性,可以作為抗性種質(zhì)在水稻育種中加以利用,另一方面,也表明它可能攜帶有對(duì)飛虱類害蟲(chóng)表現(xiàn)抗性的基因,值得進(jìn)一步研究。雖然不同水稻品種對(duì)稻縱卷葉螟的抗性存在一定的差異,但由于縱卷葉螟的發(fā)生受氣象條件、種植制度及栽培措施等多因子影響,且不同品對(duì)稻縱卷葉螟也存在不同的抗性,并受氮肥水平等影響。在本試驗(yàn)中,嘉禾218與龍?zhí)馗一樣,對(duì)稻縱卷葉螟沒(méi)有表現(xiàn)出抗性,表明不同品種材料對(duì)稻縱卷葉螟的抗性與對(duì)飛虱類的抗性有著不同的機(jī)制。對(duì)稻薊馬抗性的研究較少,筆者未發(fā)現(xiàn)相關(guān)文獻(xiàn);由于本試驗(yàn)也只在秧田期做了初步的觀察,對(duì)所得結(jié)果有待進(jìn)一步驗(yàn)證。3.2葉綠素含量對(duì)對(duì)稻縱卷葉螟抗性的影響本試驗(yàn)中,與親本龍?zhí)馗及野生型品種嘉禾218相比,2個(gè)葉色突變體受稻縱卷葉螟的危害在生育前期差異不顯著,而在生育后期明顯減輕。由于突變體和親本的生長(zhǎng)量及成熟后的產(chǎn)量性狀相仿,因此,造成這種差異的原因很有可能與葉色突變有關(guān)。由于稻縱卷葉螟為遷飛性害蟲(chóng),前期沒(méi)有顯著差異,說(shuō)明葉色的變化對(duì)其識(shí)別沒(méi)有產(chǎn)生影響。由于其幼蟲(chóng)以葉肉組織為食,后期蟲(chóng)量的減少,表明葉色突變體葉片中葉綠素含量的顯著下降可能對(duì)稻縱卷葉螟的生長(zhǎng)發(fā)育造成了影響,從而表現(xiàn)為后期葉色突變體上的蟲(chóng)量顯著低于2個(gè)綠葉品種。與稻縱卷葉螟相反,葉色突變體比親本龍?zhí)馗受白背飛虱危害更重,而且這種差異從一開(kāi)始就出現(xiàn)。由于嘉禾218的葉綠素含量各時(shí)期均比龍?zhí)仄諦及其突變體高,但對(duì)白背飛虱抗性則顯著好于龍?zhí)仄諦,因此,品種間葉綠素含量的高低對(duì)白背飛虱抗性的增強(qiáng)或減弱應(yīng)該沒(méi)有必然的關(guān)系。龍?zhí)仄諦及其葉色突變體之間對(duì)白背飛虱抗生的差異的原因尚需通過(guò)進(jìn)一步研究加以確定。與對(duì)照親本相比,葉色標(biāo)記水稻受稻縱卷葉螟的危害要輕,但總體上仍危害較重;且危害程度在突變體與親本間的差異大大小于突變體與嘉禾218間的差異。因此,該類葉色突變水稻在對(duì)蟲(chóng)害抗性上仍有較大的遺傳改良潛力,如直接應(yīng)用于生產(chǎn),則需要根據(jù)田間實(shí)際蟲(chóng)害發(fā)生情況進(jìn)行農(nóng)藥防治。本試驗(yàn)中調(diào)查的灰飛虱、白背飛虱及褐稻虱在不防治區(qū)的危害均比防治區(qū)嚴(yán)重很多,這是合理的。理論上研究葉色突變或基因型對(duì)蟲(chóng)害抗性的影