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褐飞虱(BPH,Nilaparvata lugens)是水稻上最主要的害虫之一,对水稻生产造成严重威胁。利用水稻品种自身的抗虫性是防治褐飞虱最为安全、有效的方法,而抗性品种推广种植一段时间后,褐飞虱致害性发生改变,进而严重制约抗虫品种的可持续利用。目前,已经报道38个抗褐飞虱基因,除Bph1、bph2、Bph3等抗虫基因对褐飞虱生物型Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的抗性反应较为清楚外,其他抗虫基因水稻与不同致害性褐飞虱种群的关系尚未见研究。本文拟以华中农业大学何予卿教授提供的一套基于9311建立的抗褐飞虱近等基因系水稻和本实验室培育的不同致害性褐飞虱种群(TN1种群、IR56种群、Mudgo种群和缅甸种群)为对象,通过近等基因水稻对不同褐飞虱种群的抗性评价及在蛋白激酶、转录因子、及其下游激素(SA、JA)和胼胝质等分子响应方面的研究,揭示褐飞虱抗性基因与不同致害性褐飞虱种群的关系。1、近等基因系水稻对不同致害性褐飞虱种群的抗性:采用SSST法观察水稻苗期抗性,结合笼罩饲养法观察水稻对褐飞虱的生长发育的影响以及石蜡小袋法观察不同水稻上褐飞虱的蜜露量,发现Bph3-、QBph3-、QBph4.1-、QBph4.2-、Bph6-、Bph9-、Bph10-、Bph14-、Bph15-、Bph17-、Bph18-、Bph20-、Bph21(t)-、Bph24-NIL等14个抗褐飞虱近等基因系中,Bph24-NIL对褐飞虱TN1种群、IR56种群、Mudgo种群和缅甸种群均表现出较好抗性;Bph6-NIL对TN1种群和Mudgo种群表现出抗性;而Bph3-NIL、Bph9-NIL、Bph18-NIL仅对TN1种群表现出抗性,Bph14-NIL和Bph15-NIL仅对Mudgo种群的表现出抗性;其他7个近等基因系对4个褐飞虱种群均未表现出明显抗性。2、近等基因系水稻蛋白激酶和转录因子WRKY对TN1种群和IR56种群的响应:采用qPCR技术研究了5个代表性近等基因系水稻(Bph3-NIL、Bph6-NIL、Bph14-NIL、Bph18-NIL、Bph24-NIL)被褐飞虱TN1种群和IR56种群取食后,OsLecRK1/3/4-OsMPK10-OsWRYK24/45信号途径中基因的表达量,结果表明,除OsWRKY45能普遍被诱导上调表达外,上述信号途径中基因表达模式不同:Bph3-NIL受显著影响的基因最多,且与两个褐飞虱种群相关,OsLecRK1、OsMPK10表达被TN1种群诱导,而OsLecRK3/4表达被抑制;OsLecRK4和OsWRKY24表达被IR56种群诱导,OsLecRK1表达被抑制。Bph18-NIL次之,OsWRKY24的表达被两个种群显著诱导,OsMPK10被TN1种群诱导,OsLecRK3被IR56种群诱导。Bph24-NIL再次之,OsMPK10被TN1种群诱导,OsLecRK3仅被IR56种群抑制。Bph6-NIL的OsMPK10的表达仅被IR56种群激发。Bph14-NIL中除OsWRYK45被诱导外,其他5个基因未受显著影响。3、近等基因系水稻水杨酸、茉莉酸和胼胝质途径对TN1种群和IR56种群的响应:采用qPCR技术,进一步检测5个近等基因系受褐飞虱TN1种群或IR56种群为害之后,OsNPR1、OsPR10(SA途径),OsHI-LOX、OsLOX(JA途径)和OsGNS5/10/11(胼胝质分解)等的表达量,发现:Bph14-NIL的OsHI-LOX、OsLOX和OsGNS5/10/11的表达均被两个种群显著诱导,OsNPR1则被TN1种群显著诱导而被IR56种群显著抑制,OsPR10不受两种群的显著影响。Bph18-NIL的OsHILOX(TN1种群取食例外,未达显著水平)、OsLOX和OsNPR1可被两个褐飞虱种群显著诱导;OsPR10、OsGNS10和OsGNS11等受两个种群的影响不同,前两者均被TN1种群显著抑制而被IR56种群显著诱导,OsGNS11能被TN1种群显著诱导而不受IR56种群显著影响;OsGNS5不受两种群的显著影响。Bph3-NIL的OsNPR1、OsGN11可被两个褐飞虱种群显著诱发表达,OsHILOX和OsLOX仅能被IR56种群显著诱导而不被TN1种群显著影响,OsGNS5则被TN1种群显著诱导而不被IR56种群显著影响;OsGNS11被TN1种群显著抑制而被IR56种群显著诱导;OsPR10不受显著影响。Bph6-NIL仅OsGNS11被两个褐飞虱种群显著影响,被TN1种群显著抑制而被IR56种群显著诱导,其他6个基因均只能被一个种群显著影响,其中OsHI-LOX、OsLOX、OsNPR1、OsGNS10受IR56种群的诱导,OsPR10被TN1种群诱导,而OsGNS5被TN1种群抑制。Bph24-NIL仅OsLOX被两个种群显著影响(诱导表达),OsHI-LOX、OsGNS11和OsGNS5、OsGNS10均只被一个种群显著影响,其中前两者被TN1种群抑制,后两个则被IR56种群诱导;OsNPR1、OsPR10未受显著影响。