植物病蟲(chóng)草害防治
我國(guó)小麥吸漿蟲(chóng)研究取得系列進(jìn)展

麥紅吸漿蟲(chóng)Sitodiplosis mosellana (Gehin)我國(guó)冬小麥的主要害蟲(chóng)。該害蟲(chóng)以幼蟲(chóng)潛伏在穎殼內(nèi)吸食正在灌漿的汁液,造成麥粒癟瘡、空殼或霉?fàn)€,一般減產(chǎn)10%-20%,重者減產(chǎn)30%-50%,甚至顆粒無(wú)收。2013年僅河南、河北和陜西3省的發(fā)生面積就超過(guò)了200萬(wàn)公頃,直接威脅著我國(guó)小麥的安全生產(chǎn)。2013年我所國(guó)家小麥產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系地下蟲(chóng)害團(tuán)隊(duì)發(fā)表的系列論文,報(bào)道了小麥吸漿蟲(chóng)滯育相關(guān)基因,遠(yuǎn)距離傳播擴(kuò)散方式、新發(fā)生區(qū)的蟲(chóng)源問(wèn)題,以及新的品種抗性鑒定分級(jí)方法等方面的研究進(jìn)展。

1,轉(zhuǎn)錄組揭示麥紅吸漿蟲(chóng)滯育的相關(guān)基因

麥紅吸漿蟲(chóng)為專(zhuān)性滯育昆蟲(chóng),幼蟲(chóng)具有多年滯育休眠特性。對(duì)吸漿蟲(chóng)滯育機(jī)制的研究有助于明確麥紅吸漿蟲(chóng)的生物學(xué)生態(tài)學(xué)特征、了解麥紅吸漿蟲(chóng)蟲(chóng)口數(shù)量的積累和發(fā)生成災(zāi)原因,能否作為合適的生物材料促進(jìn)生命科學(xué)的發(fā)展等,具有十分重要生產(chǎn)意義和科學(xué)價(jià)值。

研究人員通過(guò)麥紅吸漿蟲(chóng)轉(zhuǎn)錄組測(cè)序及對(duì)滯育、非滯育吸漿蟲(chóng)表達(dá)譜分析,共得到45,713個(gè)高質(zhì)量的unigene,經(jīng)生物信息學(xué)比對(duì),發(fā)現(xiàn)有20,802個(gè)unigene以在數(shù)據(jù)庫(kù)中找到最佳匹配序列。差異表達(dá)基因結(jié)果顯示,非滯育相對(duì)于滯育蟲(chóng)態(tài),有1893個(gè)基因上調(diào),1112下調(diào)。找到多個(gè)與吸漿蟲(chóng)滯育相關(guān)的酶基因如山梨醇脫氫酶、海藻糖酶、糖原磷酸化酶等參與不同的代謝循環(huán)途徑。 該研究對(duì)產(chǎn)生了大量的序列和功能數(shù)據(jù),為深入研究吸漿蟲(chóng)滯育及解除滯育過(guò)程中的基因表達(dá)和調(diào)控機(jī)理提供了重要的基礎(chǔ)。

上述研究結(jié)果以Global Transcriptome Analysis of Orange Wheat Blossom Midge, Sitodiplosis mosellana (Gehin) (Diptera: Cecidomyiidae) to Identify Candidate Transcripts Regulating Diapause為題,發(fā)表于《公共科學(xué)圖書(shū)館-綜合》(PLoS ONE2013年第88期上。

2,研究證實(shí)麥紅吸漿蟲(chóng)有能力進(jìn)行風(fēng)載遷飛和遠(yuǎn)距離擴(kuò)散

麥紅吸漿蟲(chóng)是如何從黃淮南部和江淮地區(qū)遠(yuǎn)距離傳播到華北地區(qū)的?過(guò)去的水流傳播和近年來(lái)的跨區(qū)作業(yè)傳播各執(zhí)一詞。由于黃河以北河流大部分干枯,同時(shí)華北北部吸漿蟲(chóng)新發(fā)生時(shí)跨區(qū)收割作業(yè)還未開(kāi)始實(shí)施,所以麥紅吸漿蟲(chóng)可能會(huì)以其他方式向北遠(yuǎn)距離傳播。

研究人員2010年以來(lái)在河南洛寧、河北徐水的夜間高空系留氣球捕捉和室內(nèi)吊飛試驗(yàn)表明,麥紅吸漿蟲(chóng)成蟲(chóng)可以在4-5月的西南氣流攜帶下,由黃淮南部和江淮地區(qū)遠(yuǎn)距離擴(kuò)散到華北北部(河北、北京、天津)。麥紅吸漿蟲(chóng)1日齡的雌成蟲(chóng)在16°C下有50%的個(gè)體可以飛行500m,在光照400Lux10Lux之間,光照越弱,飛行能力越強(qiáng),表明它適合晚上飛行并有充分的能力進(jìn)入空中氣流中進(jìn)行風(fēng)載遷飛。

研究結(jié)果Flight Performance of the Orange Wheat Blossom Midge”發(fā)表在《經(jīng)濟(jì)昆蟲(chóng)學(xué)雜志》(Journal of Economic Entomology20131065期上,“Long-Distance Wind-Borne Dispersal of Sitodiplosis mosellana in Northern China”發(fā)表在《昆蟲(chóng)習(xí)性雜志》(Journal of Insect Behavior2013261期上。

3,麥紅吸漿蟲(chóng)地理種群遺傳結(jié)構(gòu)分析表明,河北北京等新發(fā)生區(qū)蟲(chóng)源來(lái)自江淮和黃淮南部

河北、山東、天津和北京等省市作為1985年以后的麥紅吸漿蟲(chóng)新發(fā)生區(qū),蟲(chóng)源來(lái)自何處一直是吸漿蟲(chóng)科學(xué)治理的重要課題。研究人員自2010年起開(kāi)始對(duì)我國(guó)吸漿蟲(chóng)發(fā)生區(qū)的河南、河北、北京、天津、山東、山西、安徽、陜西、寧夏、甘肅等16個(gè)地理種群開(kāi)展了微衛(wèi)星和線粒體DNA的種群遺傳結(jié)構(gòu)分析,發(fā)現(xiàn)太行山以東地區(qū)(中國(guó)第一臺(tái)階的江淮和黃淮海地區(qū))和以西地區(qū)(中國(guó)第二臺(tái)階的西北地區(qū))之間麥紅吸漿蟲(chóng)存在著嚴(yán)重的地理隔離,江淮和黃淮海地區(qū)內(nèi)的10個(gè)地理種群之間有很高的基因流(Nm=4.91)和較低的遺傳分化(Fst = 0.049),而西北地區(qū)6個(gè)種群之間存在著較低基因流水平(Nm=1.89和較高的遺傳分化(Fst= 0.116。

江淮和黃淮海地區(qū)的山東臨沂、濟(jì)寧、安徽阜南、河北邢臺(tái)、徐水、北京、天津和河南南陽(yáng)等地理種群之間基因流值極高,Nm值均大于4,存在著頻繁的基因交流,沒(méi)有遺傳分化的發(fā)生,這意味著華北北部(河北、北京、天津、山東)新發(fā)生區(qū)的吸漿蟲(chóng)來(lái)自江淮和黃淮南部的老發(fā)生區(qū)。

本研究結(jié)果Genetic Diversity and Population Structure of Sitodiplosis mosellana in Northern China將發(fā)表于2013年《公共科學(xué)圖書(shū)館-綜合》(PLoS ONE8卷11期上。

4,提出小麥品種對(duì)吸漿蟲(chóng)抗性鑒定的新定級(jí)方法

為了簡(jiǎn)化小麥品種對(duì)麥紅吸漿蟲(chóng)抗性的鑒定方法, 評(píng)價(jià)我國(guó)冬小麥主栽品種對(duì)吸漿蟲(chóng)的抗感性, 研究人員2008?2012年在河南洛陽(yáng)田間, 連續(xù)調(diào)查鑒定麥紅吸漿蟲(chóng)對(duì)我國(guó)小麥主栽品種的蟲(chóng)穗率(ISP)與損失率, 分析其相關(guān)性。結(jié)果表明ISP和損失率存在顯著的相關(guān)性。在田間吸漿蟲(chóng)高密度下, ISP定級(jí)方法比相對(duì)定級(jí)方法更能表現(xiàn)品種的抗性和敏感程度, 各抗級(jí)的指標(biāo)依次為0 (免疫)0 < ISP < 20 (高抗)、20 ≤ ISP < 40 (中抗)、40 ≤ ISP < 60 (中級(jí))、60 ≤ ISP < 80 ()ISP ≥ 80 (高感)。我國(guó)冬小麥的主要生產(chǎn)品種對(duì)吸漿蟲(chóng)均為感蟲(chóng)或高感, 而荊麥66表現(xiàn)為高抗, 我國(guó)小麥中極度缺乏抗蟲(chóng)品種。

基于損失率比值的抗性分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)是國(guó)標(biāo)GB/T 24501《小麥條銹病、吸漿蟲(chóng)防治技術(shù)規(guī)范》所規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn),由于2012年在高侵染程度的情況下, 417個(gè)品種的平均損失率高達(dá)68.53%, 其中139個(gè)品種損失率為100% 損失率比值為1.46 相對(duì)定級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的最高級(jí)別只能為4級(jí)。在這種情況下, 損失率定級(jí)標(biāo)準(zhǔn)與品種的表現(xiàn)不符。另外該標(biāo)準(zhǔn)在受害嚴(yán)重的年份每人每天只能檢查5-10個(gè)小區(qū)。利用ISP定級(jí)法,每人每天可檢查100-200個(gè)小區(qū),效率大幅度提高。研究結(jié)果表明,ISP定級(jí)方法簡(jiǎn)便高效,可以取代基于損失率比值的定級(jí)法,用于小麥抗紅吸漿蟲(chóng)的鑒定。

“小麥品種的麥紅吸漿蟲(chóng)抗性分級(jí)方法及抗性評(píng)價(jià)”發(fā)表在《作物學(xué)報(bào)》20133912期上。