水稻灰飞虱抗性QTL定位和黑条矮缩病抗病性鉴定方法探索

论文摘要

灰飞虱（Laodelphax striatellus Fallen）是危害水稻生产的重要害虫之一,广泛分布于中国各地。灰飞虱除能直接刺吸水稻汁液引起植株黄叶枯死、水稻千粒重下降和稻米品质降低之外,并且其能传播水稻条纹叶枯病、黑条矮缩病等水稻主要病毒病。近年,灰飞虱及其传播的水稻条纹叶枯病、黑条矮缩病危害日益加重,给我国水稻生产造成了巨大的经济损失,并且迅速成为江淮稻区最为严重的水稻病害之一。抗性基因发掘,利用分子标记辅助选择育种手段培养抗病虫水稻品种,被认为是控制稻飞虱最为经济有效的方法。多年调查发现,籼稻品种IR24对灰飞虱具有明显的抗性。本研究利用由粳稻品种Asominori与籼稻品种IR24的杂交组合衍生的重组自交F10家系（Recombinant Inbred Lines,RIL）群体及其衍生的染色体片段置换系（Chromosome Segment Substitution Lines,CSSL）群体,进行了水稻灰飞虱抗性QTL的检测和遗传效应分析。其中CSSL群体有2个,即AIS（以Asominori为背景,置换片段来自IR24）和IAS（以IR24为背景,置换片段来自Asominori）。分别采用耐性、排趋性和抗生性鉴定方法进行研究,发现IR24对灰飞虱的抗性是耐性和排趋性造成的。利用耐性鉴定方法,利用RIL群体共检测到1个灰飞虱抗性QTL,位于第7染色体上；利用AIS群体检测到分布在第8、11和12染色体上的3个灰飞虱抗性QTL；利用IAS群体检测到的2个QTL,分别位于第3和8染色体上。采用排趋性鉴定方法,利用RIL群体共检测到2个灰飞虱抗性QTL,分别位于第11、12染色体上；利用AIS群体检测到分布在第7和9染色体上的2个灰飞虱抗性QTL；而利用IAS群体仅在第3染色体上检测到的1个QTL。其中,第3染色体与X249紧密连锁的QTL在耐性检测、排趋性检测方法均被检测到,说明该抗性位点能够稳定表达；而与第8染色体标记X278紧密连锁的QTL在以Asominori、IR24为背景的两个CSSLs群体都能检测到,表明该抗性位点是稳定存在的。以灰飞虱作为传毒媒介的水稻黑条矮缩病近年来在江淮稻区严重发生,导致大幅度减产。目前江苏省黑条矮缩病已取代条纹叶枯病,成为江苏主要水稻病害。现在还没有RBSDV抗性品种在生产上大面积推广应用。水稻黑条矮缩病抗病研究起步较晚,目前尚未建立一种有效的水稻黑条矮缩病品种抗病性评价方法。本文利用冷藏黑矮病株饲喂灰飞虱后传毒的方法并进一步优化传毒途径以用于水稻黑条矮缩病品种抗病性评价,实验结果也为该病的机理研究提供最可靠的实验依据。我们发现,接虫量、虫龄对传播黑条矮缩病的影响非常大,采用1-2龄若虫、加大接虫量是提高传毒效率的有效手段,而水稻不同苗期、循回期、病叶冷藏时间对传毒也具有一定的影响。灰飞虱农业危害巨大,灰飞虱的研究需要大量试虫,目前的灰飞虱饲养体系并不完善。同时目前缺乏一种成熟的灰飞虱传毒平台,建立传毒平台,发展一种优良、标准的传毒平台对水稻黑条矮缩病抗病性的鉴定检测必不可少。为提高灰飞虱饲养效率和建立水稻黑条矮缩病传毒平台,本文设计了一种规模灰飞虱饲养和黑条矮缩病传毒平台。对该平台内水稻、灰飞虱的生长状态、生存环境（光照、温度、湿度）进行了系统测定,实践效果优良。作为水稻黑条矮缩病传毒平台,该装置显著改善水稻的生长状况,利用该装置可以实现水稻定量播种、黑条矮缩病精量传毒,可以进一步发展成为黑条矮缩病抗病性鉴定标准。作为养虫平台,具有养虫规模大效果好,自动化饲养,适种作物、适养昆虫广泛,制造成本较低等优点,对目前的养虫体系进行了改良。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 缩略语表
• 第一章 文献综述
• 1 水稻灰飞虱的危害和防治
• 2 水稻灰飞虱生物学习性
• 2.1 形态特征
• 2.2 寄主植物
• 2.3 生活习性
• 3 水稻灰飞虱的防治研究
• 3.1 灰飞虱大爆发原因
• 3.2 灰飞虱防治研究
• 3.3 水稻灰飞虱抗性QTL定位
• 4 水稻抗稻飞虱机理研究
• 4.1 植物抗虫性的概念
• 4.2 植物对昆虫的直接和间接防御
• 4.3 植物防御诱导的信号调控
• 4.4 水稻品种对稻飞虱的抗性机制研究
• 5 水稻灰飞虱生长的环境因素
• 5.1 温度对灰飞虱饲养的影响
• 5.2 湿度对灰飞虱饲养的影响
• 5.3 光照和光周期对灰飞虱饲养的影响
• 6 水稻灰飞虱的饲养方法研究状况
• 第二章 利用RIL和CSSLs群体检测水稻灰飞虱抗性QTL
• 1 材料与方法
• 1.1 供试材料
• 1.2 材料种植与灰飞虱采集
• 1.3 抗虫性鉴定
• 1.4 统计分析
• 2 结果与分析
• 2.1 亲本Asominori与IR24及RIL、CSSL群体的抗虫性表现
• 2.2 RIL、CSSL群体的抗虫性表现
• 2.3 抗灰飞虱QTL检测
• 3 讨论与结论
• 参考文献
• 第二部分水稻黑条矮縮病抗病性鉴定方法研究
• 第一章 文献综述
• 1 水稻黑条矮缩病的发生、危害和防治
• 2 水稻黑条矮缩病的形态特征
• 3 水稻黑条矮缩病病株生育后期田间死亡原因
• 4 水稻黑条矮缩病毒的分子生物学特征
• 5 黑条矮缩病的传染途径分析
• 6 水稻黑条矮缩病抗性的研究进展
• 6.1 水稻黑条矮缩病抗源的筛选
• 6.2 水稻黑条矮缩病抗性基因定位情况
• 6.3 开展水稻黑条矮缩病遗传学研究的现实困难
• 7 开展水稻黑条矮缩病抗病研究的紧迫性
• 第二章 水稻黑条矮缩病抗病性鉴定方法研究
• 1 材料和方法
• 1.1 供试材料
• 1.2 病毒来源
• 1.3 传毒介体的筛选
• 1.4 传毒介体的获毒
• 1.5 传毒介体的传毒
• 1.6 发病症状调查
• 2 试验内容
• 2.1 循回期的优化
• 2.2 水稻对RBSDV响应时期的研究
• 2.3 灰飞虱接虫量的优化
• 2.4 灰飞虱介体传毒虫龄的优化
• 2.5 病株冷藏时间对灰飞虱介体传毒的影响
• 3 实验结果
• 3.1 循回期的优化
• 3.2 接虫量的优化
• 3.3 水稻对RBSDV响应时期的研究
• 3.4 不同虫龄灰飞虱传毒的优化
• 3.5 病叶冷藏时间对传毒效率的影响
• 4 实验结果分析与讨论
• 第三章 规模灰飞虱饲养及黑条矮缩病传毒平台的探索
• 1 实验意义
• 1.1 规模灰飞虱饲养的意义
• 1.2 黑条矮缩病传毒平台的意义
• 2 设计构思与制作方案
• 2.1 设计构思
• 2.2 设计体系构成
• 2.3 设计体系制作
• 3 实践效应检验
• 3.1 装置内水稻、灰飞虱生存环境测定
• 3.2 装置内水稻、灰飞虱生长状况测定
• 3.3 水稻黑条矮缩病传毒平台的实现
• 3.4 作为养虫平台的改良
• 参考文献
• 第三部分 全文结论与创新之处
• 1 全文结论
• 2 本文创新之处
• 在读期间发表的论文
• 致谢