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Genetic analysis for the resistance to small brown planthopper (laodelphax striatellus fallén) in two rice varieties

分类号 S511
学 号 2008201068

博 士 学 位 论 文
两个水稻品种抗灰飞虱的遗传分析

LE QUANG TUYEN
黎光泉

指导教师

万建民 教授

专业名称

作物遗传育种

研究方向

分子遗传育种


答辩日期

二○一一年六月


Genetic analysis for the resistance to small brown
planthopper (Laodelphax striatellus Fallén) in two rice
varieties

By

Le Quang Tuyen

A Dissertation
Submitted to Nanjing Agricultural University
In Partial Fulfillment of the Requirements for the
Doctoral Degree

Supervised by Professor
Wan Jianmin

College of Agronomy
Nanjing Agricultural University
Nanjing 210095, P. R. China


原创性声明
本人郑重声明:所呈交的学位论文、是本人在导师的指导下、独立进行研究工作所取
得的成果。除文中已经注明引用的内容外、本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰
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年 月 日

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年 月 日


目 录





摘 要 .......................................................................................................................................I
ABSTRACT..........................................................................................................................III
英文缩略表............................................................................................................................V
第一章 文献综述....................................................................................................................1
第一节 稻飞虱的生物学特性及其危害 ............................................................................................1
1 灰飞虱 Laodelphax striatellus (Fallén) ........................................................................2
1.1 灰飞虱的形态特征 .................................................................................................................................2
1.2 灰飞虱的生活习惯特性.......................................................................................................................2
1.3 灰飞虱的分布、发生及危害 ............................................................................................................3
1.3.1 灰飞虱对水稻直接取食造成损失.........................................................................................3
1.3.2 灰飞虱对水稻条纹病毒病的传毒机制及其危害.........................................................4
1.3.3 灰飞虱对水稻黑条矮缩病病毒的传毒特性及其危害 ..............................................6
1.4 灰飞虱的遗传多样性研究 .................................................................................................................8
2 褐飞虱 Nilaparvata lugens (Stål) .................................................................................8
2.1 褐飞虱的生物学特性 ............................................................................................................................8
2.2 褐飞虱在世界的分布和危害 ............................................................................................................8
3 白背飞虱 Sogatalla furcifera (Horváth).....................................................................11
3.1 白背飞虱的生物学特性.....................................................................................................................11
3.2 白背飞虱的分布及其危害 ...............................................................................................................11
第二节 水稻抗稻飞虱遗传基础研究 ...............................................................................................12
1 水稻抗褐飞虱遗传基础研究.....................................................................................12
2 水稻品种对白背飞虱抗性的遗传分析.....................................................................14
3 水稻抗灰飞虱遗传基础研究.....................................................................................15
第三节 植物抗虫的三种类型 .............................................................................................................16
1 植物对害虫的抗生性机制.........................................................................................16
2 植物对害虫的趋避性机制.........................................................................................16
3 植物的耐虫性机制.....................................................................................................17
第四节 本研究的目的及意义 .............................................................................................................19
第二章 水稻品种 Rathu Heenati 抗灰飞虱基因的分子定位............................................21
1 材料与方法.................................................................................................................22

i


两个水稻品种抗灰飞虱的遗传分析

1.1 材料 ...............................................................................................................................................................22
1.2 灰飞虱的饲养与繁殖.........................................................................................................................23
1.3 抗灰飞虱鉴定 ..........................................................................................................................................23
1.3.1 苗期集团接种法 (Standard Seedling-box Screening Test) ..............................23
1.3.2 趋避性检测.......................................................................................................................................25
1.3.3 抗生性检测.......................................................................................................................................25
1.4 DNA 样品制备........................................................................................................................................26
1.5 SSR 标记分析 ..........................................................................................................................................26
1.5.1 试剂.......................................................................................................................................................26
1.5.2 PCR 反应体系 ................................................................................................................................27
1.5.3 PCR 反应程序 ................................................................................................................................27
1.5.4 SSR 标记的 PCR 产物检测 ....................................................................................................27
1.6 连锁图谱的构建.....................................................................................................................................27
1.7 QTLs 定位 .................................................................................................................................................28
1.8 数据分析.....................................................................................................................................................28
2 结果与分析.................................................................................................................29
2.1 亲本 Rathu Heenati 和 02428 表现 ..............................................................................................29
2.1.1 亲本和对照品种的抗虫性表现 ............................................................................................29
2.1.2 SSR 分子标记在基因组的分布频率 .................................................................................30
2.2 利用 02428/Rathu Heenati F2 群体检测灰飞虱抗性 QTL ............................................30
2.2.1 F2 群体分子遗传连锁图谱的构建 ......................................................................................30
2.2.2 苗期集团鉴定检测 F2 群体中抗灰飞虱 QTL。 .........................................................32
2.2.3 F2 群体中灰飞虱趋避性相关 QTL 检测 .........................................................................35
2.2.4 抗生性 QTL 定位 .........................................................................................................................36
2.3 利用 02428/Rathu Heenati//02428 BC1 群体分析水稻抗灰飞虱 QTL ...................38
2.3.1 BC1 分子遗传连锁图谱的构建 .............................................................................................38
2.3.2 苗期集团鉴定检测抗灰飞虱 QTL .....................................................................................40
2.3.3 BC1 群体趋避性相关 QTL 检测 ..........................................................................................42
2.3.4 BC1 群体灰飞虱抗生性相关 QTLs 的检测 ...................................................................43
3 讨论.............................................................................................................................43
3.1 水稻第 12 染色体存在一个抗灰飞虱主效 QTL .................................................................43
3.2 水稻第 12 染色体 RM519-RM3331 之间存在稻飞虱基因簇该区间与吸汁类
害虫抗性密切相关 .......................................................................................................................................45
第三章 利用昌恢 891/02428 F2 群体检测灰飞虱抗性 QTL.............................................47

ii


目 录

1 材料与方法.................................................................................................................48
1.1 植物材料.....................................................................................................................................................48
1.2 灰飞虱的饲养与繁殖 ..........................................................................................................................48
1.3 试验方法.....................................................................................................................................................48
2 结果与分析.................................................................................................................49
2.1 苗期集团鉴定法检测抗灰飞虱 QTLs .......................................................................................49
2.1.1 亲本昌恢 891 和 02428 抗性表现.......................................................................................49
2.1.2 149 个 02428/昌恢 891 F2:3 家系对灰飞虱抗性表现 .............................................49
2.1.3 抗灰飞虱 QTL 定位 ....................................................................................................................50
2.2 抗生性测验及 QTL 定位 ..................................................................................................................51
2.3 趋避性抗性相关 QTL 的检测 .......................................................................................................52
3 讨论.............................................................................................................................53
第四章 全文结论..................................................................................................................55
参考文献...............................................................................................................................57
在读期间发表论文...............................................................................................................73
附 录.....................................................................................................................................75
致 谢.....................................................................................................................................77

iii


摘 要

两个水稻品种抗灰飞虱的遗传分析




几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几
Laodelphax striatellus Fallén几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几
几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几
几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几
几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几
几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几
几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几
几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几
几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几
几几几几几几几几几几几几几几几几几(QTL)几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几
几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几
几几几 Rathu Heenati 几几几 891 几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几
1几几几几几几 Rathu

Heenati 几几几几几几几几 02428 几几几几几几几几几 162

几几几几

02428/Rathu Heenati F2 几 150 几几几几 02428/Rathu Heenati//02428 BC1 几几几几几几几 162
F2几3 几几几 150 几 BC1F2 几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几 Windows

QTL

Cartographer 2.5 几几几几几几几几 F2 几几几几几几 3 几几几几 QTLs几qSBPH2-b1, qSBPH5b 几 qSBPH6-b几几几几几几 2几5 几 6 几几几几几几几几几几几几几 30.75%几几 BC1 几几几几几几
几几 QTL几qSBPH2-b2几几几几几 2 几几几几几几几几几几几几 6.61%几几几几几几几几几几 F2 几
几几几几几 3 几 QTL几qSBPH8-c,

qSBPH9-c 几 qSBPH12-c几几LOD 几几 2.49几2.59 几

2.56几几几几几几几几几 21.87%几几 BC1 几几几几几几几 1 几 QTL几qSBPH5-c几几LOD 几几
2.34几几几几几 7.21%几几几几几几几几几几几几几 F2 几几几几几几几几 5 几 QTL几qSBPH1-a)
qSBPH2-a)qSBPH4-a)qSBPH12-a2 几几几几几 qSBPH12-a1几几几几几几几 1几2几4 几
12 几几几几LOD 几几几几 4.45几2.40几3.77几2.57 几 18.99几几几几几 7.6%几4.2%几9.8%几
4.47%几 37.87%几几几几几几几几 5 几 QTLs 几几几几几几几 Rathu

Heenati几几几几几几几

qSBPH12-a1 几 qSBPH4-a 几 BC1 几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几
几几几几几 QTLs几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几
2几几几几几几几几几几几 891 几几几几几 02428 几几几几几几 149 几几几几 F2 几几几几几几几
几几几 149 几 F2:3 几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几几
I


两个水稻品种抗灰飞虱的遗传分析

6 几 7 几几几几几几几几 2 几几几几几 QTL 几几 qSBPH6-a 几 qSBPH7-a几几 LOD 几几 2.61 几
2.91几几几几几 8.75%几 13.01%几几几几几几几几几几几几 891几几几 1 几 2 几几几几几几几几 1 几
几几几 QTL几qSBPH1-c 几 qSBPH2-c几LOD 几几几几 2.40 几 4.11几几几几几 15.03%几
15.13%几几几几几几几几几几几几几几几 QTL几几几几几几几几几 891 几几几几几几几几几几几几几几
几几几几几几几

关键词:几几(Oryza sativa L.)几几几几几QTL几几几几几几几几几几几几

II


ABSTRACT

Genetic analysis for the resistance to small brown planthopper
(Laodelphax striatellus Fallén) in two rice varieties
ABSTRACT
Rice (Oryza sativa L.) is the staple food for more than 50% of the world’s
population,although insect pests are the major biotic constraints to production of this
crop. The Small brown planthoper,Laodelphax striatellus Fallén (Homoptera:
Delphacide), is one of the most destructive and wide spread insect pests

found

throughout the temperate rice-growing regions such as China,Japan and Korea. The
population of Laodelphax striatellus Fallén has increased steadily due to alteration of the
cropping system and infested South East China. The dults and nymphs of Laodelphax
striatellus Fallén suck rice sap causing yellowing of leaves,wilting and eventually death
resulting in yield loss.The pest also transmits viral diseases such as Rice stripe virus,and
rice black streaked dwarf virus causing further yield loss. Chemicals have mostly been used
to control Laodelphax striatellus Fallén,although it has developed resistance to most of
them. Use of these chemicals has also resulted into death of natural enemies and pollution
of the environment leading to the resurgence of the pest. Development of resistant varieties
is the most effective and economical way in controlling this pest. The feeding behavoiur of
the pest was evaluated on two rice varieties bearing resistance genes derived from three
basic resistance mechanisms : antibiosis,antixenosis and tolerance by identifying the
resistance genes in rice varieties with the help of the QTL .
1. A set of F2 and BC1 population derived from the cross between 02428 and Rathu
Heenati were used to investigate the small brown planthopper resistance loci. Using the F2
population,three QTLs for antixenosis resistance were located on chromosome 2,5 and
6,respectively accounting for 30.75% of the phenotypic variance. The QTL on
chromosome 2 was also identified in BC1 population. Three QTLs for antibiosis against the
pest were detected on chromosome 8,9 and 12,respectively in F2 population. qSBPH5-c
explaining 7.21% of phenotypic variance for antibiosis against the insect was identified on
chromosome 5 using BC1 population. A major QTL qSBPH12-a1 explained about 40% of
phenotypic variance and a minor QTL (qSBPH4-a) were detected by SSST method using
both the F2 and BC1 population. The QTLs identified in present study will be useful for

III


两个水稻品种抗灰飞虱的遗传分析

mark assisted selection for SBPH resistance in rice.
2. The Japonica rice 02428 and the indica rice Changhui891,was used to detect
quantitative trait loci (QTLs) for the resistance to SBPH. Modified seedling screening test
(MSST),along with antixenosis test and antibiosis test were applied to evaluate the
resistance response of the two parents and 149 plant F2 to the insect and composite interval
mapping (CIM) was used for QTL analysis. When the resistance was measured by MSST
method,two QTLs conferring resistance to Small brown planthopper were mapped on
chromosome 6 and chromosome 7 namely qSBPH6-a and qSBPH7-a,with log of odds
(LOD) scores 2.61 and 2.91,respectively; and two QTLs explained 8.75% and 13.1% of
the phenotypic variance in this population,respectively. Two QTLs,namely qSBPH1-c
and qSBPH2-c, expressing antibiosis to SBPH were mapped on chromosomes 1 and 2,
respectively,explaining 30.16% of the total phenotypic variance.

Keywords: Rice; SBPH ( Laodelphax striatellus Fallén); Resistance; Quantitative trait
loci(QTL).

IV


英文缩略表

英文缩略表
英文缩写

英文全称

中文名称

AFLP

amplified fragment length polymorphism

扩增片段长度多态性

BIL

backcross inbred lines

回交重组自交系

BPH

brown planthopper

褐飞虱

CIM

composite interval mapping

复合区间作图

DH

doubled haploid

双单倍体

DIBA

dot-immunobinding assay

斑点免疫法

EST

expressed sequence tags

表达序列标签

HR

highly resistance

高抗

HS

highly susceptible

高感

Indel

insert/delete

插入缺失

MR

moderately resistance

中抗

MSST

modified seedbox screening test

改进的苗期筛选法

QTL

quantitative trait locus

数量性状位点

R

resistance



RAPD

randomly amplified polymorphic DNA

快速扩增多态性 DNA

RBSDV

rice black-streaked dwarf virus

水稻黑条矮缩病

RFLP

restriction fragment length polymorphism

限制性片段长度多态性

RIL

recombinant inbred lines

重组自交系

RSV

rice stripe virus

水稻条纹病毒

S

susceptible



SBPH

small brown planthopper

灰飞虱

SSR

simple sequence repeat

简单序列重复

SSST

standard seedbox screening test

标准苗期筛选法

STS

sequence-tagged site

标记序列位点

WBPH

whitebacked planthopper

白背飞虱

V


第一章 文献综述

第一章 文献综述
第一节 稻飞虱的生物学特性及其危害
水稻(Oryza sativa L.)是世界主要粮食作物之一。水稻病虫害是制约水稻高产、稳
产的主要因素。稻飞虱(图 1-1)属同翅目(Homoptera)、飞虱科(Delphacide)、是
一种世界著名的迁飞性害虫、是水稻的主要害虫之一、严重影响水稻的产量及其品
质。稻飞虱俗名火蠓、响虫、火旋、稻虱子等、常见的有三种:褐飞虱、白背飞虱
和灰飞虱。三种飞虱以褐飞虱 (Nilaparvata lugens Stål)为主、白背飞虱(Sogatella
furcifera Horvath)次之、灰飞虱(Laodelphax striatellus Fallén)更次之。

灰飞虱 (Laodelphax striatellus)

褐飞虱 (Nilaparvata lugens )

白背飞虱(Sogatella furcifera)

Small brown planthopper

Brown planthopper

Whitebacked planthopper

图 1-1: 稻飞虱
Figure 1-1: Rice planthopper

一般年份、这类害虫的危害、可使水稻减产 1 成以上、大发生年可减产 2-3 成。
稻飞虱以刺吸式口器刺入稻株组织吸取汁液、造成各种不规则的白色或褐色条斑、
并以产卵器刺伤叶鞘、嫩茎和叶中脉等组织、产卵于其中、使稻株枯黄或倒伏、严
重为害时、可在短期内导致全田叶片焦枯、状似火烧、稻丛基部变黑发臭、常引起
烂杆倒伏。秕谷粒增加、千粒重显著下降、农民比喻为:“远看似火烧、近看禾杆

1


两个水稻品种抗灰飞虱的遗传分析

倒、镰刀割不起、吊吊轻飘飘”。另外、稻飞虱还能传播病毒或诱发水稻病害、例
如、水稻病毒病—草状丛矮病(Grass Stunt)和齿叶矮缩病(Ragged Stunt)等(程
遐年等、2003)。褐飞虱只为害水稻。而灰飞虱和白背飞虱除为害水稻外、尚可为
害麦类、甘蔗、玉米、茭白、紫云英、稗草、看麦娘和游草等(朱绍先等、1984)。
灰飞虱能传播水稻黑条矮缩病(Rice black streaked dwarf virus, RBSDV)和条纹叶枯
病(Rice stripe virus、 RSV)等水稻病毒病(Heinrichs 等、1985;Ramirez 等、1994;林
奇英等、1990;汪恩国等、2000;顾伯良等、2005;丁锦华等、2002;刘向东等、
2006;王华第等、2007)、以及小麦丛矮病和玉米矮缩病等。

1 灰飞虱 Laodelphax striatellus (Fallén)
1.1 灰飞虱的形态特征
长翅型雌虫体长 4-4.2mm、短翅型 2.4-2.8mm。全体淡黄褐或灰褐色、小盾片中
央黄白色、土黄色或黄褐色、两侧各有1个半月形褐色斑纹。短翅型雌虫翅伸达腹
末。长翅型雄虫体长 3.5-3.8mm、短翅型 2.1-2.3mm、色较雌虫深、小盾片黑色。头、
胸部背面:头顶方形、略突出于复眼前方。前胸背板比头顶稍短、两侧脊略弯曲、
不伸达后缘。头顶基半部与前胸背板淡黄色、头顶端半部侧脊与中脊间黑褐色。雄
虫中胸背板黑色、后缘淡黄色(程遐年等、2003)。
卵前期为香蕉形、中后期为长茄子形、通常 3-5 粒到 20 余粒排列成串、成簇、
前部单行、后部挤成双行。
若虫近椭圆形、1-2 龄时乳白或黄白色、3 龄后灰褐相嵌、落于水面后足向后斜
伸成“八”定形。
1.2 灰飞虱的生活习惯特性
灰飞虱属于温带地区的害虫、耐低温能力较强、对高温适应性较差、其生长发育
的适宜温度为 15℃-28℃左右、最适生长、繁殖温度为 25℃-28℃、卵和若虫在 15℃25℃下发育速率直线加快、但在 30℃或 32.5℃时直线关系不复存在(Hachiya,
1990)。灰飞虱能越冬、冬季低温对其越冬若虫影响不大、灰飞虱在 10℃以下开始
越冬(高东明等、1994)及其有较强的抗寒能力、其越冬温度在-7℃左右(孔兴全等、
2000)。在中国的北方稻区灰飞虱以 2-5 龄若虫在杂草丛中越冬(林志伟等、2004)。
在日本的大部分地区、灰飞虱主要以 4 龄若虫及少量 3 龄若虫滞育越冬(Mishiro 等、
1994)。在韩国、灰飞虱以 2-5 龄若虫越冬(Bae 等、1995)。
水稻是灰飞虱的主要寄主植物之一。在水稻田中、灰飞虱的成虫和若虫一般聚

2


第一章 文献综述

集在稻丛下部的叶鞘上取食、离水面 3-6cm 处若虫较多、而成虫多聚集在离水面 612cm 处。水稻抽穗后、许多灰飞虱的成虫和若虫转移到水稻上中部和穗部进行取食。
灰飞虱的成虫有着明显的趋绿性、对嫩绿、高大、多分蘖、茂密的稻苗尤喜、在生
长嫩绿、营养丰富的稻苗上取食后、灰飞虱的繁殖力和存活率特别高、因此、早播、
早栽、氮肥多、生长嫩绿茂盛的稻田虫口密度大。此外、成虫和若虫也具有一定的
趋光性(王德民等、1992)。
除水稻外、还有很多植物也是灰飞虱的寄主植物、如下:小麦(Triticum
aestivum L.)、大麦(Hordeum vulgare L.)、游草(Leersia japonica Makino)、看麦
娘(Alopecurus aequalis Sobol.)、双穗雀稗(Paspalum distichum L.)、千金子
(Leptochloa chinensis L.) Nees)、蟋蟀草(Eleusine indica L.)、白茅(Imperata
cylindrica

Beauv)、节缕草(Zoysia

japonica

Steud)、日本看麦娘(Alopecurus

japonica Steud.)、竹叶茅(Microstegium nudum(trin.) A.Camns)等(朱绍先等、
1984)。灰飞虱取食不同寄主植物、其发育历期、成活率、繁殖率差异较大(乔慧
等、2009)。寄主植物的可溶性糖含量与氨基酸总量都能影响灰飞虱的繁殖率(张
宏、2005)。
1.3 灰飞虱的分布、发生及危害
1.3.1 灰飞虱对水稻直接取食造成损失
在稻田中、灰飞虱直接刺吸危害、成虫及若虫群集于稻丛基部、刺吸茎叶组织汁
液、消耗稻株养分、严重影响光合作用、使谷粒不饱满、千粒重减轻、瘪谷率增加、
稻米品质降低、未治的严重田块可减产达 30%以上(张景飞等、2005)。虫量多时、
受害重时引起稻株下部变黑、腐烂发臭、瘫痪倒伏、导致严重减产或失收。产卵的
时候也危害、产卵时刺伤稻株茎叶组织、形成大量伤口、促使水分由刺伤点向外散
失、同时输导组织破坏、同化作用减弱、加速稻株倒瘫。
在中国、灰飞虱分布极广、北至黑龙江漠河、东至沿海各省和台湾、南到广东、
西达新疆吉昌、所有水稻种植区都有灰飞虱的分布。中国北方地区 1 年发生 4-5 代。
华北地区越冬若虫于 4 月中旬至 5 月中旬羽化、迁向杂草地产卵繁殖、第 1 代若虫
于 5 月中旬至 6 月大量孵化、5 月下旬至 6 月中旬羽化、第 2 代若虫于 6 月中旬至
7 月中旬孵化、并于 6 月下旬至 7 月下旬羽化为成虫、第 3 代于 7 月至 8 月上、



旬羽化、第 4 代若虫在 8 月中旬至 11 月孵化、9 月上旬至 10 月上旬羽化、有部分则
以 3-4 龄若虫进入越冬状态、第 5 代若虫在 10 月上旬至 11 月下旬孵化、并进入越冬
期、全年以 9 月初的第 4 代若虫密度最大、大部分地区多以第 3-4 龄和少量第 5 龄若

3


两个水稻品种抗灰飞虱的遗传分析

虫在田边、 沟边杂草中越冬。特别、长江中下游及华北稻区发生较多、为害较重。
据江苏省农科院 1955 年测定、严重被害株的千粒重比健株轻 8.92g、株高降低
33cm、穗长和每穗粒数分别降低 5.49cm 和 28.5 粒、而半实粒和不实粒则分别增加
36.3%和 3.20%、减产率达 41.5%。1958 年河北、天津大发生、占稻田总面积的
64.4%、减产程度一般为 20-30%、重达 50%以上。武清县因被害而造成大面积颗粒
无收(浦茂华、1963;朱绍先等、1984)。2004 年浙江省灰飞虱发生面积达
24.08 万公顷(乔慧等、2009)。
另外、灰飞虱还广泛分布于朝鲜、日本、印度尼西亚、原苏联、蒙古、保加利亚、
匈牙利、英国、德国、土耳其和太平洋岛屿等。在热带国家如菲律宾、越南、北苏
门答腊和印度支那的高原水稻上也发现灰飞虱(Kisimoto, 1989;Wilson 和 Claridge,
1991)已给这些国家的农业生产造成严重损失。
1.3.2 灰飞虱对水稻条纹病毒病的传毒机制及其危害
水稻条纹病毒(Rice stripe virus、 RSV)是一种负单链 RNA(-ssRNA)病毒、是纤细
病毒科(Tenuiviridae)、纤细病毒属(Tenuivirus)的代表种(Murphy 等、1995)。由
RSV 引起的水稻条纹叶枯病是一种非常重要的水稻病毒病、在日本、朝鲜、韩国、
乌克兰和中国均有发生(Toriyama,

1982)。灰飞虱是水稻条纹病毒(RSV)的传播媒

介、以持久方式经卵传播、能连续传毒或间歇传毒、灰飞虱的雌雄个体成虫及若虫
均可传毒、但雌虫传毒效率比雄虫要高(shinkai,

1966;Toriyama,

1983;Gingery,

1988)。灰飞虱最短获毒时间为 10-15 分钟、病毒在介体内的循回期为 3-30 天(刘玉彬、
1989;刘玉彬等、1990;林莉等、1990;林奇英等、1991)。
带毒灰飞虱刺吸植物、植株染病后终身带毒、并可经卵传给下一代(Hibino,
1989;Wu 等、2001)、且能在体内增殖。带毒的灰飞虱通过刺吸健康的寄主植物、
将病毒传播给健康植物、一般地说、传播能力不断下降、但那些不能将病毒传到植
株上的昆虫仍可以 75%一 100%的比例经卵传毒至后代(Shinkai、1962)。带毒灰飞虱
可将病毒传递 23 代、经卵传递率为 90%(Kisimoto, 1967;Washio, 1968a, 1968b)。灰
飞虱传播水稻条纹病毒的过程如下:
灰飞虱经卵传毒示意图:
带毒♀X 带毒 or 无毒♂

卵(后代)带毒

无毒♀X 带毒 or 无毒♂

卵(后代)无毒

4


第一章 文献综述

图 1-2 灰飞虱繁殖及传播 RSV 危害的世代示意图(张迎信、2010)
Fig. 1-2 The life circle and transmitting stripe virus of small brown planthopper

不同来源的介体与病毒的亲和力有所差异、研究认为、这种差异是遗传控制的、
因为在选择育种过程中、高低亲和力的个体数量比例发生了变化、如
Kisimoto(1967)通过选择育种、得到一个亲和力高达 50%-60%的种群和一个只有
10%亲和力的种群。曲志才等(2002)通过杂交和选育、也获得活跃传毒的介体品系、
其传毒率从 F0 群体的 5.31%上升到 25%、并且人工选择压力对介体传毒力这一性状
起着重要的作用、但对介体获毒没有影响。
利用荧光抗体染色技术发现、带毒昆虫的唾液腺、内肠、脂肪体和卵巢中都有强
烈的荧光标记、护胞、卵细胞、小囊卵泡和粘菌胞中的特异性荧光标记暗示着
RSV 经卵传播的机制是通过粘菌胞捕获病毒颗粒而进行的(Kitani 等、1968)。另有研
究发现、在靠近上皮细胞基膜和主要唾液腺基层的胞质、中肠细胞内有不定形体被
金颗粒标记、但在附生唾液腺细胞质内未发现不定形体。在卵巢小囊卵泡的细胞质
内也发现金标记、这证实了病毒经卵传播的特性。在脂肪体细胞质内发现有丝状体
正在形成、并有大量的金标记(Suzuki 等、1992)。此外、用免疫胶体金标记技术对病

5


两个水稻品种抗灰飞虱的遗传分析

害特异性蛋白(disease-specific protein, SP)在灰飞虱体内进行亚细胞定位、在灰飞虱的
唾液腺、中肠和卵巢内均能够观察到胶体金颗粒、而在精巢中则未观察到(吴爱忠等、
2001)。
灰飞虱为介体传播的水稻条纹叶枯病、已成为中国乃至亚洲水稻上最为严重的病
害、给水稻生产带来了巨大的威胁。感染水稻条纹叶枯病毒的稻株矮化褪绿、分蘖
减少、发病植株不能抽穗或抽畸形穗、发病重的稻田、产量损失达 30%以上、有时
甚至颗粒无收(林奇英等、1990)。灰飞虱刺吸时间短、传毒持久、使治虫防病十
分困难、中国水稻条纹叶枯病的发生逐年加重(魏太云等、2003)。1963 年、条纹叶
枯病在中国江苏、浙江、上海一带首次爆发成灭(朱凤美等、1964)、已扩及 16 个省
市(林奇英等、1990)、2000 年该病害在江苏、河南等地再次暴发成灾、2001 年发病
田率达 50%以上、部分病重田的病穴率达 80%、给农业生产造成巨大损失(马学文等、
2001;杨荣明等、2002;史明武等、2003;魏太云、2003;李洪山等、2004)。自
2004 在中国东部稻区、特别江苏、浙江、灰飞虱大爆发以来(Sogawa,

2005;

Wang 等、2008;Wei 等、2009)、2004-2005 年江苏省水稻条纹叶枯病连年大发生、
发生面积达 140 万公顷、超过该省水稻播种面积的 70%(乔慧等、2009)。灰飞虱
及其传播的病毒病潜在威胁逐年加重、 成为当前水稻生产的一大难题。现已扩展蔓
延至中国 18 个省市、包括台湾、福建、浙江、上海、江苏、江西、安徽、湖北、四
川、广西、广东、云南、山东、河北、天津、河南、北京、辽宁(杨杰等、2008)。
全中国近年该病的发病面积已达 4000 万亩以上、病区发病率一般在 10%-20%、重病
区发病率达 50%-80%(潘学彪等、2005;邰德良、2005;张恒木、2007;王华弟、
2007a)、给中国农民带来重大经济损失。
1963-1968 年之间、灰飞虱带毒诱导水稻条纹叶枯病发生面积已达日本全国水稻
种植面积的 13%-19%、每年减产 40 万吨、给日本的水稻生产造成了严重的损失
(Yamaguchi T 等、1965;Washio O 等、1968a, 1968b)。到 1980 年、该病已遍布整
个日本(Shinkai, 1985;Hibino, 1989, 1996)。
1963-1967 年、该病在韩国曾经发生流行过(Lee 等、2002;Hibino 等、1985)、
2000-2002 年、该病在其中部和南部爆发(Lee 等、2002)。
1.3.3 灰飞虱对水稻黑条矮缩病病毒的传毒特性及其危害
水稻黑条矮缩病毒(Rice

black-streaked

dwafvirus,

RBSDV)属于呼肠孤病毒科

(Reoviridae)斐济病毒属(Fijivirus) (Van 等、2000)、是由灰飞虱传毒发生的又一水稻
病毒病(Milne R G 等、1977;Azuhata F 等、1993;阮义理等、1981)。水稻黑条

6


第一章 文献综述

矮缩病毒病的病株症状为浓绿矮缩、叶片僵直、不抽穗或穗小、叶背面的叶脉和茎
杆上有短条瘤状突起、该突起在发病初期呈腊白色、后变为黑褐色。病叶基部叶脉
常弯曲、使叶片表现纵皱状、病株分蘖增多、根系发育不良、感病早的不能抽穗、
发病迟的虽能抽穗、但穗小、形成“包颈穗”或“半包穗”、故结实不良、发病田
块一般减产 10%-40%、重病田甚至颗粒无收(阮义理等、1984;朱绍先等、1984;
陈声样等、1993, 2004, 2005)。
该病毒只能由特定的昆虫(以灰飞虱为主)带毒传播。已有研究表明、RBSDV 必
须由灰飞虱在带毒的寄主植物食毒后才能带毒和传播病毒(阮义理、1984)。灰飞虱各
个体对黑条矮缩病几乎都有亲和性、但因吸毒条件有限、不能使全部昆虫获毒、获
毒率在 40.0%-83.3%、平均 56.0%。吸毒时间短的一个小时或更短(5-10 分钟)、一般
1-2 天就能充分吸毒、吸毒个体达 60%-70%、3 天以上吸毒个体达 90.0%。
病毒在虫体内有一个循回期(传毒虫从吸毒时起到开始传毒的一段时间)。据浙
江农科院测定、在平均气温 22.1-25℃时、多数为 15-24 天、最短 8 天、最长 35 天;
在 28℃时为 10-13 天。其传毒时间在平均气温 24.6℃时、2 个小时即可传毒、48 个
小时可充分传毒、4-5℃时不传毒、12℃以上时传毒较盛。带毒灰飞虱在零下 70℃下持续 15 天、对传毒率无明显影响。带毒灰飞虱能终生传毒、多数情况下、是
短期间歇传毒;越冬后的个体传毒率高、病毒不能经卵传到下一代(王德全等、
2000)
水稻黑条矮缩病毒病曾于 20 世纪 60 年代中期在中国华东诸省市不少地区广泛发
生。近年来、随着灰飞虱的大爆发、该病又迅速回升流行(王华弟等、2007b)。由于
江淮流域近几年灰飞虱虫量基数大、而且田间杂草和禾本科作物是 RBSDV 的寄主
(Fang 等、2001;Zhang 等、2001;Azuhata 等、1993)、通过灰飞虱的食毒和传毒、
该病有可能在江淮流域大发生、对水稻生产构成新的威胁。1999 年、台州地区发病
面积已达到 1 万多公顷、其中以连作晚稻发病最重、一般发病田块丛病率为 10%30%、严重的达 30%-80%、最重的田丛病率达 95%以上(林凌伟等、2001);
2002 年、浙江省发病发病面积 37713.3 公顷、一般田发病率在 10%-30%、严重田稻
株发病率 30%-80%、致使水稻严重减产(汪恩国等、2005);2003 年、台州地区出
现大流行、发病面积 4.67 万公顷、2004 年再次暴发流行发病面积达 9.63 万公顷、占
水稻种植面积的 91.7%、重病田减产 7-8 成、甚至绝收、成为该地区水稻生产的灾发
性病害(何国民等、2005)。
水稻在越南是第一大粮食作物、在其全国范围内都可种植。近年来、由灰飞虱传

7


两个水稻品种抗灰飞虱的遗传分析

播的黑条矮缩病的危害越来越严重。根据越南植物保护局的统计、2009 年、越南北
部 12 个省市:宜安、南定、太平、清化、海防、莱州、宁平、和平、山罗、广宁、
北江和老街被受害水稻面积为 42378 公顷、严重受害(病株率在 30%以上)面积达
33183 公顷。2010 年、越南水稻黑条矮缩病发生范围更广、冬春季稻种植地区已有
19 个省发病、共发病面积 21607.52 公顷(姜玉英等、2010)。
1.4 灰飞虱的遗传多样性研究
在灰飞虱群体中存在活跃传毒介体和非活跃传毒介体品系(Kisimoto、1967;曲志
才等、2002)。利用现代的各种分子生物学技术、也发现在灰飞虱群体中存在着多态
性。利用同工酶技术对来自日本和中国台湾的 11 个种群的灰飞虱进行分析、发现灰
飞虱存在着地理差异(Hoshizaki、1997)。利用 RAPD 技术对楚雄、沈阳、东京三个
地区的灰飞虱种群进行多态性分析、结果表明不同地区的灰飞虱存在一定的差别、
但群体间和群体内的差异都未达到显著水平(许骏等、2001)。同样利用 RAPD 技术对
中国北京、福建、河南、辽宁、四川、上海、云南和宁夏及日本东京的 9 个地理种
群灰飞虱进行多态性分析、也发现不同地理种群的灰飞虱存在差异、但是不同地区
灰飞虱种群的遗传距离与其地理距离不呈相关性(万由衷等、2001)、说明了灰飞虱种
群间由于地理隔离等原因出现了多样性、但是并没有明显的地理种群分化现象产生。

2 褐飞虱 Nilaparvata lugens (Stål)
2.1 褐飞虱的生物学特性
褐飞虱分长翅型和短翅型。长翅型:雄虫体长 2.5 mm、连翅长 4.2 mm;雌虫体
长 3.5 mm、连翅长 4.0 mm。深色型体褐色至黑褐色;浅色型体黄褐色。短翅型:雄
虫体长 2.6mm;雌虫体长 3.2mm。深色型体暗褐色或黑褐色;浅色型体黄褐色或褐
色。前翅一般伸达背部第 5 至第 6 节。
头、胸部背面特征头顶略呈长方形、中长微大于基部宽。前胸背板与头顶近于等
长、两侧脊背端部向侧方向弯曲、不伸达后缘。深色型的头顶及前胸背板褐色、中
胸背板暗褐色、侧脊外方侧区黑褐色。浅色型全部黄褐色。卵前期丝瓜形、后期弯
弓形、10-20 粒成行排列、前部单行、后部挤成双行、卵帽稍露出产卵痕。若虫初
孵时淡黄白色、后变褐色、近椭圆形、5 龄若虫腹部第三、第四腹节背面各有1个白
色“山”字形纹。若虫落于水面后足伸展成一直线。(程遐年等、2003)。
2.2 褐飞虱在世界的分布和危害

8


第一章 文献综述

褐飞虱广泛分布于南亚、东南亚、东亚、南太平洋岛屿和澳大利亚(Dyck等、
1979;Kenmore等、1984;Ooi等、1988)。是亚洲水稻生产的头号害虫、对亚洲各国
的水稻生产造成了严重为害。根据其对水稻产生的为害情况、一般划分为4种生物型、
即东亚和东南亚种群的生物型1、生物型2、生物型3和生物型4。(表1-1)
在中国、20 世纪 80 年代、我褐飞虱主要以生物型 1 为主、进入 90 年代、地的
褐飞虱种群已逐渐转变为以生物型 2 为主。研究显现、国各稻区稻褐飞虱生物型多
为两种以上生物型的混合群体、中生物型 1 占 12.9%、生物型 2 占 60.1%(李容柏、
2002)。程遐年等(2003)分析认为近 30 年中国褐飞虱发生和为害具有以下 3 个特点:
第一、发生面积和范围扩大:20 世纪 30 年代稻飞虱发生面积为 200 万~300 万
hm2、1970 年发生面积增至 800 万 hm2、且常年保持在 800 万-1000 万 hm2、进入
20 世纪 80 年代后期到 90 年代初平均发生面积在 1670 万 hm2;第二、暴发频率增加:
20 世纪 60 年代以前、稻飞虱在局部地区为每 5~10 年暴发一次或间隔更长一些时间、
70 年代有 5 年猖獗、80 年代以来 20 年中 12 年发生为害、即平均每 3 年中有 2 年发
生;第三、为害程度增加:近 20 年来、每年的发生程度均在中等偏重以上、无论重
发生年或相对较轻发生年、总有部分地区相对大面积暴发成灾、1987 年和 1991 年两
次特大发生、受害面积之大、损失之惨重都是空前的。多项研究也表明、目前中国
稻褐飞虱种群是以生物型 2 为主的混合群体。近年来、每年危害面积达 2 亿亩以上、
2005 年以来更是连年大发生。2005-2007 年褐飞虱在我国南方 10 省稻区大面积爆发、
仅 2005 年在华东 4 省市就损失粮食近 25 亿 kg、当年中国稻飞虱危害面积达 3.86 亿
亩(朱述钧、2006)。
表 1-1 褐飞虱生物型来源及地理分布 (Ikeda 和 Vaughau, 1991)
Table 1-1 Originations and distribution of four BPH Biotypes (Ikeda and Vaughau, 1991)
生物型

地理分布

来源

Biotypes

Distributions

Originations

生物型 1

东亚和东南亚

野生型(产生于东亚和东南亚)

biotype 1

East and Southeast Asia

Wild type (wildly distributed in East and Southeast Asia

生物型 2

东亚和东南亚

在菲律宾由取食带有 Bph1 水稻品种后演变而来

biotype 2

East and Southeast Asia Originated in Philippines after widescale cultivation of varities
with Bph1

生物型 3

东亚和东南亚

在日本和菲律宾的实验室中产生

biotype 3

East and Southeast Asia

Produced in laboratories in both Japan and the Philippines

生物型 4

南亚

南亚

9


两个水稻品种抗灰飞虱的遗传分析

biotype 4

South Asia

South Asia

表 1-2 越南红河三角洲稻区褐飞虱发生概况
Table 1-2 Situation of Laodelphax striatellus Fallén in Vietnam red river delta
发生 代次

高峰期(月/旬、月/日)

水稻生育期

迁飞的可能性

1

3/中 到 3/下

早稻分蘖期



2

4/中 到 4/下

早稻孕穗期

较少

3

5/20 到 5/25

早稻抽穗末期



4

6/20 到 6/25

稻荏期



5

7/20 到 8/05

晚稻分蘖期



6

8/20 到 9/05

晚到孕穗期



7

9/20 到 10/05

晚稻抽穗期

较少

越南水稻是越南的最重要作物、越南有两个大稻区、越南北部红河三角洲稻区和
越南南部九龙江三角洲稻区。越南北部红河三角洲稻区一般 1 年种植 2 季水稻(冬
春季和夏秋季)、通常、褐飞虱 1 年发生 7 代(表 1-2)。20 世纪 90 年代初、褐飞虱
发生严重。此后、越南大力实施 IPM 策略、近几年稻飞虱的发生为害有所缓解、年
均发生面积 50 万-80 万公顷。
越南九龙江三角洲稻区、全年均可以种植水稻、褐飞虱是以本地繁殖为害为主、
迁飞现象不明显。据 Ngoan(1971)报告、在越南自 1967 年以来、飞虱危害日益严重。
飞虱似乎成为限制水稻生产的主要因素。褐飞虱发生逐年增多、并发展成爆发态势。
“虱烧”大多数是由褐飞虱造成、不是由白背飞虱造成。每年被毁稻田面积达几千
公顷、价值约 300 万美元。自 1970 年以后、褐飞虱成为水稻最严重的害虫、1975 年
在越南九龙江三角洲稻区有几个地区发生“虫烧”(Huynh, 1975)。特别在 1978 年、
越南南部大暴发、损失稻谷 100 多万吨(Bui Van Ich, 1991)。1991 年和 1992 年连续两
年在越南南部特大暴发、1992 年在湄公河三角洲褐飞虱发生为害面积超过 150 万公
顷(Ho, 1999)。在 1993-1998 年间、褐飞虱的为害面积每年在 50 万-80 万公顷、占
全国水稻面积的 7.5%-12%(Khuong, 1999)。2005 年、褐飞虱传播水稻病毒病—草
状丛矮病几Grass Stunt几和齿叶矮缩病几Ragged Stunt几、为害损失 40 万吨粮食(占
1.1%总产量几(Heong

几几2009)几从 2005 到 2006 年、在南方有 48.5 公顷被褐飞虱为

害、损失 82.8 吨粮食(Du

等、2007)。2010 年、在越南九江三角洲褐飞虱发生为

害面积超过 6000 公顷。
印度、印度的喀拉拉邦在 1958 年和 1962 年曾偶然发生褐飞虱为害、但在 1973-

10


第一章 文献综述

1974 年和 1975-1976 年两次大暴发、损失近 1200 万美元(Thomas, 1979)。印度的
其他邦、如安口拉邦、奥里萨邦、孟加拉邦和西孟加拉邦、在 1960 年褐飞虱还不是
主要害虫、但到 20 世纪 70 年代已成为主要害虫;1975 年西孟加拉邦和喜马偕尔邦
的两个县同时发生褐飞虱大暴发;泰米尔纳德邦褐飞虱每隔几年流行一次、为害广
泛(Chatterjee, 1978;Chelliah 等、1974, 1979;Das 等、1972, 1977)。
此外、褐飞虱还在日本、菲律宾、韩国、印度尼西亚、马来西亚、孟加拉国、所
罗门岛、巴布亚新几内亚、文莱、尼泊尔、泰国、斐济和柬埔寨等国家暴发。

3 白背飞虱 Sogatalla furcifera (Horváth)
3.1 白背飞虱的生物学特性
长翅型成虫体长 3.8-4.6mm。淡黄色具褐斑、前胸背板黄白色、小盾片中间淡黄
色、雄虫两侧黑色、雌虫两侧深褐色。短翅型雌虫体肥大、灰黄色或淡黄色、体长
3.5mm 左右、短翅仅及腹部的一半。卵前期新月形、中后期长辣椒形、3-10 余粒单
行排列、卵帽不露出产卵痕。若虫橄榄形、初孵时乳白色有灰斑、2 龄后灰白色或灰
褐色、落于水面后足平伸成“一”字形。
3.2 白背飞虱的分布及其危害
在中国、白背飞虱分布较褐飞虱广大、长江流域及以南地区受害尤重。主要危害
早稻、中稻和一季晚稻。近年来长江中下游及华南稻区其发生程度上升、对晚稻亦
有严重危害、发生面积已越过褐飞虱而成为稻飞虱类首要害虫。
初次虫源由南方热带稻区随气流逐代逐区迁入、其迁入时间一般早于褐飞虱、一
年发生 1~1l 代不等。白背飞虱在稻株上的活动位置比褐飞虱和灰飞虱都高。成虫具
趋光性、趋嫩绿性、生长嫩绿稻田、易诱发成虫产卵为害;卵多产于水稻叶鞘肥厚
部分组织中、也有产于叶片基部中脉内和茎秆中、有 5-28 粒、多为 5~6 粒。长翅雌
虫可产卵 300~400 粒、短翅型比长翅型产卵量约多 20%。若虫一般都生活在稻丛下
部、位置比褐飞虱高。3 龄以前食量小、为害性不大、4~5 龄若虫食量大、为害重。
白背飞虱的温度适宜范围较大、在 30℃高温或 15℃低温下都能正常生长发育、而对
湿度要求较高、以相对湿度 80-90%为适宜。
一般初夏多雨、盛夏干旱的年份、易导致大发生。在水稻各个生育期、成、若虫
均能取食、但以分蘖盛期、孕穗、抽穗期最为适宜、此时增殖快、受害重。以成虫
和若虫群栖稻株基部刺吸汁液、造成稻叶叶尖褪绿变黄、严重时全株枯死、穗期受
害还可造成抽穗困难、枯孕穗或穗变褐色;秕谷多等为害状。每年均与褐飞虱混合
发生为害、两种飞虱不同年份在不同省份和地区发生程度不同、年发生为害面积均

11


两个水稻品种抗灰飞虱的遗传分析

在 2 亿亩次以上。

12


两个水稻品种抗灰飞虱的遗传分析

第二节 水稻抗稻飞虱遗传基础研究
抗性遗传研究是进行作物抗虫育种的基础、明确水稻品种对稻飞虱的抗性遗传规
律、发掘抗性资源和抗性基因、可为作物抗虫育种实践提供理论依据。目前、3 种稻
飞虱中、有关褐飞虱的抗性研究最为深入详尽、在抗性资源筛选、基因发掘与定位
等方面进行了大量的工作、取得了卓有成效的进展;对于白背飞虱、许多研究者也
进行了比较系统的研究、然而迄今有关水稻抗灰飞虱研究的报道却甚少。

1 水稻抗褐飞虱遗传基础研究
迄今、已先后发现和鉴定出 21 个抗稻褐飞虱的主效基因、10 个来自于栽培稻;
9 个源自于野生稻、其中 3 个来源于澳洲野生稻 O.australiensis(Ishii 等、1994;
Jena, 2003)、4 个来源于药用野生稻 O.officinalis(Hirabayashi 等、1997;Huang 等、
2001;Reganayaki, 2002)、1 个来自于紧穗野生稻 O.eichingeri (刘国庆等、2001)、
1 个来自于阔叶野生稻 O.latifolia(Yang 等、2002)。其中、显性基因 13 个、即
Bph1(Athwal 等、1971)、Bph3(Lakshiminarayana 等、1977)、Bph6(Kabir 等、
1988)、Bph9(Ikeda 等、1985;Nemoto 等、1989)、Bph10(t)(Multani 等、1994;
Ishii 等、1994)、Bph12(t)(Yang 等、2002)、Bph13(t)

(刘国庆等、2001)、

Bph14(Huang 等、2001)、Bph15(Huang 等、2001;Yang 等、2002)、
Bph17(Sun 等、2005)、Bph18(Jena 等、2003)、 Bph20 和 Bph21(Rahman 等、
2010)。隐性基因 8 个、即 bph2(Athwal 等、1971)、bph4(Lakshiminarayana 等、
1977)、bph5、bph7(Kabir 等、1988)、bph8 (Ikeda, 1985;Nemoto 等、1989)、
bph11(t)、bph16 和 bph19(t)(Chen 等、2006)。Bph1 和 bph2 紧密连锁或等位
(Athwal 等、1971)、Bph3 和 bph4 紧密连锁或等位(Sidhu,

1979)。Ikeda



(1981)也报道 Bph1 或 bph2 与 Bph3 或 bph4 独立分离、但是 Bph1 和 bph2 之间或
Bph3 和 bph4 之间却紧密连锁。Jeon 等(1999)认为 Bph1 与 Bph10(t)可能等位或紧
密连锁。
Ikeda 等(1983)利用三体定位方法、将 Bph1 和 bph2 定位在第 4 染色体上、与矮
秆基因 d(ebisu)的交换值为 39.4%。然而、利用 RFLP 分子标记技术、
Hirabayashi 等(1995)将来源于 TKM6 的 Bph1 基因定位在第 12 染色体上。
Tooyama 等(1995)将来源于 Mudgo 的 Bph1 基因定位在第 12 染色体上。利用
IR64/Azucena 的 DH 群体、Huang 等(1997)将 Bph1 定位在第 12 染色体上、位于
标记 RG463 和 Sdh-1 染色体区段间。Jeon 等(1999)将源于 Gayabyeo 的 Bph1 定位在

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第一章 文献综述

RG634 和 RG457 之间、与之分别相距 2.9cM。Sharma 等(2003)构建了 Bph1 的近
乎饱和的遗传图谱、进一步将 Bph1 定位到水稻第 12 染色体的长臂上、并获得了与
Bph1 紧密连锁的 AFLP 标记 em5814N 和 em2802N、遗传距离均为 2.7cM、结合
bph2 基因的高分辨率遗传连锁图谱(Murai, 2001)、使 Bph1 和 bph2 的遗传距离在
10.0 cM 左右、该研究有助于将这两个抗性基因聚合到同一品种中。Kim 等(2005)
利用 STS 标记对 Bph1 进行了鉴定、获得了与该基因紧密连锁的显性 STS 标记
BpE18-3、两者的遗传距离为 3.9cM。Murata 等(1998a)利用 Tsukushibare/PL4 的
F2 群体、将 PL47 中来源于 IR1154-243 的 bph2 基因定位在第 12 染色体上、与
G2140 相距 3.5cM。孙立宏(2005)运用 SSR 标记法将 bph2 定位在第 12 染色体长
臂上的 RM463 和 RM7102 之间、分别与之相距 7.2cM 和 7.6cM。利用三体定位方法、
Bph3 和 bph4 被定位在第 10 染色体上、与圆颖基因 rk2 的交换值为 30.3%(Ikeda 等、
1981;Ikeda,

1985)。但 Kawaguchi 等(2001)通过 RFLP 标记和 SSR 标记将印度

栽培稻 Babawee 中携带的 bph4 定位在第 6 染色体上。运用 SSR 标记连锁分析、
Rathu Heenati 中的抗褐飞虱基因 Bph3 被定位在第 3 染色体的 RM8213 和 RM5953 标
记之间、遗传距离分别位 3.6cM 和 3.2cM(孙立宏、2005)。Murata 等(1998b,
2001)利用 Pokkali/Norin-PL9 的 F3 群体、首次将 Pokkali 中的 Bph9 基因定位在第
12 染色体的长臂上、位于标记 S2545 和 G2140 之间。Su 等(2006)利用 SSR 标记
将来自于印度栽培稻 Kaharamana 的 Bph9 基因定位于 12 染色体上、位于标记
RM463 和 RM5341 之间、遗传距离分别为 6.8cM 和 9.7cM。Ishii 等(1994)利用
RFLP 标记将来源于澳洲野生稻的抗褐飞虱基因定位在第 12 染色体上、与 RG457 的
遗传距离位为 3.68cM、并将该基因命名名为 Bph10(t)。来源于药用野生稻的抗褐
飞虱基因 Bph11(t)被定位于位于第 3 染色体的长臂上、与 G1318 的遗传距离为
12.3cM;Bph12(t)被定位于第 4 染色体的 G271 和 R93 之间、遗传距离分别为
2.4cM 和 4.0cM(Hirabayashi 等、1999)。刘国庆等(2001)将来源于紧密野生稻的显
性抗褐飞虱基因 Bph-13(t)定位于第 2 染色体、位于两个微卫星标记 RM240 和
RM250 之间、遗传距离分别为 6.1cM 和 5.5cM。Yang 等(2002)利用 RFLP 和
SSR 标记将 Bph12(t)基因定位到第 4 染色体的短臂上、位于标记 RM261 和 C946 之
间、与两者的遗传距离分别为 1.8

cM 和 11.6

cM。Jena 等(2003)在对栽培稻

IR54741-3-21-22 的药用野生稻抗褐飞虱基因的分子作图时发现、该基因与
Swarnalata 中携带的 Bph6 等位、研究中筛选到 19 个共显性的 RAPD 标记、其中
OPA93 与抗性基因的遗传距离为 0.52cM、该标记对于水稻辅助选择抗虫育种极具价
值。

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