探討不同因素對(duì)白背飛虱在稻苗間傳播南方水稻黑條矮縮病毒效率的影響

曹 楊, 李有志

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探討不同因素對(duì)白背飛虱在稻苗間傳播南方水稻黑條矮縮病毒效率的影響

曹 楊, 李有志*

(湖南農(nóng)業(yè)大學(xué) 植物保護(hù)學(xué)院 植物病蟲(chóng)害生物學(xué)與防控湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 湖南 長(zhǎng)沙, 410128)

結(jié)果表明, 白背飛虱(5齡若蟲(chóng)、長(zhǎng)翅型和短翅型成蟲(chóng))在18～34 ℃的溫度區(qū)間內(nèi)均能在不同生育期的水稻上傳毒, 傳毒率在3.3%～41.2%間. 介體發(fā)育階段、環(huán)境溫度和水稻生育期均能顯著影響該蟲(chóng)的傳毒能力(< 0.01), 不同發(fā)育階段白背飛虱的傳毒能力依次是5齡若蟲(chóng)>短翅型成蟲(chóng)>長(zhǎng)翅型成蟲(chóng); 26℃時(shí)該蟲(chóng)傳毒率最高, 其次是22 ℃, 最后依次是28 ℃、18 ℃和34 ℃; 苗齡越低傳毒率越高. 這三者中任意2因素間都有極顯著的互作效應(yīng)(< 0.01), 它們對(duì)該蟲(chóng)傳毒的影響順序依次是溫度>水稻生育期>介體發(fā)育階段>環(huán)境溫度×介體發(fā)育階段>環(huán)境溫度×水稻生育期>介體發(fā)育階段×水稻生育期. 不同品種的感染率不同, 5個(gè)品種感染率從高到低的順序分別是陵兩優(yōu)268(41.7%)、金優(yōu)899(37.6%)、金優(yōu)284(36.2%)、培兩優(yōu)981(32.1%)和威優(yōu)644(29.3%). 其中, 陵兩優(yōu)268的感染率顯著高于其它品種(< 0.05), 金優(yōu)898和金優(yōu)284之間感染率差異不顯著(< 0.05), 威優(yōu)644的感染率顯著低于其它品種(< 0.05). 禁食時(shí)間在12 h以上時(shí), 該蟲(chóng)傳毒能力顯著降低(< 0.05). 白背飛虱在稻苗間的傳毒效率與水稻品種、環(huán)境溫度、該蟲(chóng)發(fā)育階段、水稻品種及生育期、該蟲(chóng)禁食時(shí)間長(zhǎng)短密切相關(guān), 其中水稻生育期、溫度和白背飛虱的發(fā)育階段間還存在極顯著的互作效應(yīng).

白背飛虱; 南方水稻黑條矮縮病毒; 環(huán)境溫度

南方水稻黑條矮縮病是近年在中國(guó)南方各省水稻產(chǎn)區(qū)暴發(fā)流行的一種新的病毒病, 其病原為南方水稻黑條矮縮病毒(Southern rice black-streaked dwarf virus, SRBSDV), 白背飛虱可在多種寄主植物間傳播SRBSDV[1—4]. 迄今為止, 市場(chǎng)上尚無(wú)有效防治該病毒病的藥劑, 當(dāng)前防治該病主要是采取防蟲(chóng)控病的策略. 因此, 闡明不同因素對(duì)該蟲(chóng)在稻苗間傳毒效率的影響對(duì)于制定有效的防控措施具有重要意義. 溫度影響介體昆蟲(chóng)的傳毒效率是蟲(chóng)傳病毒的共同特征[5—7]. 溫度對(duì)介體昆蟲(chóng)傳毒效率的影響主要包括影響病毒粒子在寄主植物和傳毒介體體內(nèi)的增殖[5, 7]、感染過(guò)程[4—5, 7]和取食、擴(kuò)散行為等[8]. 研究人員比較了蚜蟲(chóng)在不同溫度時(shí)獲取香蕉束頂病毒(Banana bun- chy top virus) 的效率, 該蟲(chóng)在16 °C時(shí)沒(méi)有獲毒能力而在27 °C時(shí)的獲毒效率最高[9]. 實(shí)際上, 環(huán)境溫度影響寄主和病毒自身的代謝速率必然會(huì)影響病毒粒子在寄主體內(nèi)的增殖速度[4, 7, 10]. 此外, 環(huán)境溫度和寄主植物種類的改變也會(huì)改變介體昆蟲(chóng)的行為和介體昆蟲(chóng)取食過(guò)程中的刺探頻率[8, 10—11]. 在許多植物-病毒系統(tǒng)中, 介體的發(fā)育階段也與其傳毒效率有關(guān), 如若蚜傳播蠶豆壞死黃化病毒Faba bean necrotic yellow virus 的效率高于成蚜[12]; 僅1齡期薊馬能獲取番茄斑萎病毒Tomato spotted wilt virus[13]. 介體發(fā)育階段和環(huán)境溫度在傳毒效率方面普遍存在互作效應(yīng)[5—6]. 由此可見(jiàn), 介體的傳毒效率與多種因素有關(guān). 在植物病毒中, 對(duì)蚜傳黃癥病毒科(Luteoviridae)病毒的研究較深入, 多種因素影響luteoviruses病毒的傳播, 這些因素包括介體蟲(chóng)態(tài)、寄主植物種類以及病毒品系[11, 13—15]. 盡管迄今已探明SRBSDV的介體白背飛虱的傳毒特性[3]及該蟲(chóng)在不同寄主植物間的傳毒效率[4], 但有關(guān)溫度、寄主水稻品種及生育期等因素對(duì)傳毒效率的影響、SRBSDV-介體-寄主植物間在傳毒效率方面是否存在互作關(guān)系尚不清楚. 本研究擬揭示不同因素(環(huán)境溫度、水稻品種及生育期、介體發(fā)育階段、介體禁食與否)對(duì)白背飛虱在稻苗間的傳毒效率的影響, 以及環(huán)境溫度、介體發(fā)育階段和水稻生育期對(duì)該蟲(chóng)傳播SRBSDV是否存在互作效應(yīng), 為闡明白背飛虱在影響SRBSDV生態(tài)學(xué)和流行學(xué)方面扮演的作用以及為制定該病毒病的防治策略提供參考依據(jù).

1 材料與方法

1.1 材料

供試水稻品種為陵兩優(yōu)268、金優(yōu)898、培兩優(yōu)981、金優(yōu)284和威優(yōu)644(湖南亞華種子有限公司提供); 白背飛虱由南京農(nóng)業(yè)大學(xué)提供, 在室內(nèi)連續(xù)多代飼養(yǎng), 寄主植物為陵兩優(yōu)268稻苗; 毒苗為事先經(jīng)RT-PCR檢測(cè)帶有SRBSDV的盆栽陵兩優(yōu)268水稻苗.

TRIzol Total RNA Reagent由Invitrogen公司提供; M-MLV逆轉(zhuǎn)錄酶、DNA Polymerase和dNTPs由貝博生物試劑公司提供; 氯仿(分析純)等為國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司生產(chǎn); 引物由周倩等[16]設(shè)計(jì), S10F(5'-TTAAGTTTATTCGCAACTTCGAAG-3'), S10R( 5'-GTGATTTGTCAGCATCTAAAGCG-3'), 擴(kuò)增產(chǎn)物約500 bp.

1.2 水稻中SRBSDV的檢測(cè)方法

水稻中SRBSDV的檢測(cè)方法同相關(guān)文獻(xiàn)[3], 具體方法如下:

總RNA提取: 取待測(cè)水稻葉片50～100 mg左右, 在液氮中充分研磨后, 加1 000 μL TRIzol. 混勻后轉(zhuǎn)入1.5 mL離心管中, 加500 μL氯仿/異戊醇(/= 24: 1), 渦旋振蕩后冰浴15 min. 12 000 rpm, 4℃離心15 min, 取上層水相, 加500 μL異丙醇, 冰盒中放置15 min. 12000 rpm, 4 ℃離心10 min, 棄上清. 用1000 μL 80%乙醇洗滌沉淀, 12 000 rpm, 4 ℃離心5 min. 去上清液后真空干燥3～5 min, 再用20 μL DEPC水(ddH2O)溶解沉淀,-20 ℃保存.

cDNA鏈的合成: 取RNA樣品3.0 μL, ddH2O 7.0 μL, 引物S10F和S10R(10 mmol/L)各1.0 μL, 65 ℃變性5 min. 加入M-MLV Buffer 4.0 μL, dNTP(10mmol/L) 2.0 μL, 30 ℃10 min. 再加入M-MLV 1 μL, 42 ℃20 min. 然后99 ℃5 min, 自然冷卻至室溫后,-20 ℃保存.

PCR擴(kuò)增: 取cDNA 2.0 μL, 引物S10F和S10R(10mmol/L)各1.0 μL, Taq Buffer 2.5 μL, dNTP (2.5 mmol/L)2.0 μL, 2.5 U/μL Taq 0.5 μL, 反應(yīng)總體系為25.0 μL. 94 ℃預(yù)變性5 min; 94 ℃變性30 s, 55 ℃退火30 s, 72 ℃延伸1 min, 35個(gè)循環(huán); 72 ℃延伸10 min. 取反應(yīng)產(chǎn)物5.0 μL, 加1.0 μL上樣緩沖液. 經(jīng)1%瓊脂糖凝膠電泳, EB染色后, 通過(guò)凝膠成像系統(tǒng)觀察并照相.

1.3 環(huán)境溫度、白背飛虱發(fā)育階段和水稻生育期對(duì)白背飛虱在水稻上接毒的影響

試驗(yàn)采用三因素完全隨機(jī)設(shè)計(jì)[17—18], 接蟲(chóng)時(shí)環(huán)境溫度分別為18 ± 1 ℃、22 ± 1 ℃、26 ± 1 ℃、30 ± 1 ℃和34 ± 1 ℃. 水稻品種為培兩優(yōu)981, 45株稻苗/盆, 生育期分別為三葉一心、五葉一心、七葉一心、分蘗期和孕穗期; 毒蟲(chóng)為在毒苗內(nèi)孵化后繼續(xù)取食毒苗, 進(jìn)入供試蟲(chóng)態(tài)12～24 h的5齡若蟲(chóng)、短翅型成蟲(chóng)和長(zhǎng)翅型成蟲(chóng).

每盆稻苗接蟲(chóng)1頭(盆外罩有可阻止飛虱出入的防蟲(chóng)網(wǎng)), 接蟲(chóng)2 d后噴灑高劑量的敵敵畏殺死毒蟲(chóng), 然后將所有盆栽水稻轉(zhuǎn)移到環(huán)境溫度為30 ± 1℃的玻璃溫室內(nèi). 接蟲(chóng)后25 d經(jīng)RT-PCR單苗檢測(cè)盆內(nèi)的每株稻苗是否感染SRBSDV(部分低齡稻苗如出現(xiàn)SRBSDV感染癥狀, 在其死亡前及時(shí)檢測(cè)), 統(tǒng)計(jì)每盆感染SRBSDV稻苗的比例, 即該盆稻苗接入白背飛虱的傳毒率. 如果某盆內(nèi)稻苗的感染率為0, 則將該盆稻苗上所接飛虱判定為無(wú)毒蟲(chóng), 即該盆稻苗/毒蟲(chóng)為無(wú)效樣本. 每處理的有效樣本數(shù)為30個(gè). 稻苗內(nèi)SRBSDV的檢測(cè)方法見(jiàn)1.2. 為確保盆內(nèi)稻苗始終為單株單苗, 試驗(yàn)過(guò)程中在分蘗株出水前及時(shí)將其剪除.

1.4 白背飛虱在不同水稻品種間的傳毒率

水稻為盆栽七葉一心期稻苗, 品種為陵兩優(yōu)268、金優(yōu)898、培兩優(yōu)981、金優(yōu)284和威優(yōu)644. 盆栽水稻外套有防蟲(chóng)網(wǎng), 每個(gè)盆內(nèi)種植上述5個(gè)品種, 每個(gè)品種50株, 共250株稻苗分5行交錯(cuò)均勻分布在盆內(nèi), 株間距離約5 cm, 每株稻苗用標(biāo)簽注明品種. 在分蘗株出水前及時(shí)將其剪除, 確保水稻始終為單苗. 毒蟲(chóng)為在毒苗內(nèi)孵化后并在毒苗上取食、發(fā)育至供試蟲(chóng)態(tài)12～24 h的5齡若蟲(chóng). 每盆稻苗接入1頭蟲(chóng). 接蟲(chóng)3 d后噴高劑量敵敵畏藥劑殺死傳毒昆蟲(chóng), 接蟲(chóng)25 d后經(jīng)RT-PCR檢測(cè)盆內(nèi)每株水稻是否感染SRBSDV, 并分別統(tǒng)計(jì)各盆內(nèi)5個(gè)品種的感染率. 如果某盆內(nèi)所有稻苗均未被感染, 則將該盆水稻視為無(wú)效樣本. 統(tǒng)計(jì)30個(gè)有效樣本中各品種的感染率, 即30頭毒蟲(chóng)在30盆稻苗不同品種上的傳毒效率. 接毒蟲(chóng)前后環(huán)境溫度均為26 ± 1 ℃.

1.5 白背飛虱長(zhǎng)翅型成蟲(chóng)在禁食處理后48h內(nèi)的傳毒率

供試毒蟲(chóng)為在毒苗上飼育10 d以上并已發(fā)育至長(zhǎng)翅型的白背飛虱成蟲(chóng). 在環(huán)境溫度為26 ± 1 ℃時(shí), 將一批發(fā)育基本一致的長(zhǎng)翅型成蟲(chóng)(羽化后約12～24h)饑餓0(對(duì)照組)、4、12、24、48、60 h后, 單蟲(chóng)分別轉(zhuǎn)移至養(yǎng)蟲(chóng)籠(50 cm× 50 cm × 50 cm)內(nèi), 每養(yǎng)蟲(chóng)籠內(nèi)放置30株七葉一心盆栽威優(yōu)644稻苗. 接蟲(chóng)48 h后, 噴灑高劑量的敵敵畏將其殺死. 接蟲(chóng)后正常肥水管理, 及時(shí)剪除分蘗苗, 僅保留主莖. 噴藥后20 d檢測(cè)每個(gè)養(yǎng)蟲(chóng)籠內(nèi)稻苗的感染率. 單苗檢測(cè), 檢測(cè)方法見(jiàn)1.2. 如果網(wǎng)室內(nèi)有1株稻苗感染SRBSDV, 則判定該養(yǎng)蟲(chóng)籠內(nèi)稻苗接蟲(chóng)成功. 每個(gè)禁食時(shí)間段統(tǒng)計(jì)25個(gè)接蟲(chóng)成功的養(yǎng)蟲(chóng)籠內(nèi)稻苗的感染率.

1.6 白背飛虱長(zhǎng)翅型成蟲(chóng)在禁食處理后至其自然死亡前的傳毒株數(shù)

供試介體昆蟲(chóng)為在毒苗上飼育10 d以上并已發(fā)育至長(zhǎng)翅型的白背飛虱成蟲(chóng). 在環(huán)境溫度為26±1℃時(shí), 將長(zhǎng)翅型成蟲(chóng)(羽化后約12～24 h)分別饑餓0 (對(duì)照組)、4、12、24、48和60 h后, 單頭分別轉(zhuǎn)移至覆蓋防蟲(chóng)網(wǎng)的養(yǎng)蟲(chóng)籠(50 cm× 50 cm × 50 cm)內(nèi)的盆栽威優(yōu)644七葉一心稻苗上, 30株/養(yǎng)蟲(chóng)籠. 正常肥水管理, 及時(shí)剪除分蘗苗, 確保每株始終為單苗. 觀察記錄每頭接入飛虱的死亡日期. 接蟲(chóng)25 d(所有飛虱均已死亡)后, 檢測(cè)每個(gè)養(yǎng)蟲(chóng)籠內(nèi)的稻苗是否感染SRBSDV, 單苗檢測(cè), 檢測(cè)方法見(jiàn)1.2. 如果網(wǎng)室內(nèi)有1株稻苗感染SRBSDV, 則判定該養(yǎng)蟲(chóng)籠內(nèi)稻苗接蟲(chóng)成功. 最后每個(gè)禁食時(shí)段統(tǒng)計(jì)30個(gè)接蟲(chóng)成功的養(yǎng)蟲(chóng)籠中的染病株數(shù), 即為該禁食時(shí)間后每頭長(zhǎng)翅型飛虱在其自然死亡前感染的水稻株數(shù).

1.7 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

溫度、水稻生育期和介體發(fā)育階段對(duì)傳毒率的影響采用三因素完全隨機(jī)設(shè)計(jì)統(tǒng)計(jì)分析方法[17]; 利用DPS 數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)[18]軟件 (Version 9.5)進(jìn)行統(tǒng)計(jì), 統(tǒng)計(jì)分析中感染率數(shù)據(jù)經(jīng)反正弦平方根轉(zhuǎn)換, 均值差異顯著性通過(guò)Duncan’s 新復(fù)極差法進(jìn)行多重分析比較.

2 結(jié)果與分析

2.1 溫度、白背飛虱發(fā)育階段和水稻生育期對(duì)白背飛虱傳毒的影響

不同發(fā)育階段的白背飛虱在18～34 ℃時(shí)均能在不同生育期稻苗上傳播SRBSDV, 傳毒成功率在3.3%～41.2%間(表1). 表1數(shù)據(jù)的F測(cè)驗(yàn)結(jié)果(表2)表明, 介體發(fā)育階段、環(huán)境溫度和水稻生育期對(duì)該蟲(chóng)傳播SRBSDV都有極顯著的影響, 它們中的任意2個(gè)因素組合對(duì)傳毒有極顯著的互作效應(yīng) (< 0.01), 它們對(duì)傳毒的影響表現(xiàn)為環(huán)境溫度((= 4,= 9241.9,< 0.01)>水稻生育期(= 4 656.34,< 0.01)>介體發(fā)育階段(= 2,= 585.17,< 0.01)>環(huán)境溫度× 介體發(fā)育階段(= 8,= 346.14,< 0.01)>環(huán)境溫度×水稻生育期(= 16,= 147.55,< 0.01)>介體發(fā)育階段× 水稻生育期(= 8,= 67.79,< 0.01).

表1和表2結(jié)果還表明, 不同發(fā)育階段白背飛虱的傳毒能力差異極顯著(= 2,= 585.17,< 0.01), 其順序依次是5齡若蟲(chóng)的傳毒能力>短翅型成蟲(chóng)>長(zhǎng)翅型成蟲(chóng); 環(huán)境溫度對(duì)傳毒的影響極顯著(= 4,= 9241.9,< 0.01), 26℃時(shí)傳毒效率最高, 其次是22 ℃, 其余依次是28 ℃、18 ℃和34 ℃; 水稻生育期對(duì)傳毒效率也呈現(xiàn)極顯著的影響(= 4,= 4 656.34,< 0.01), 苗齡越低傳毒效率越高. 可見(jiàn), 5齡若蟲(chóng)的傳毒能力大于成蟲(chóng)的傳毒能力; 該蟲(chóng)在26 ℃時(shí)傳毒效率最高; 苗齡越低越有利于該蟲(chóng)傳毒.

表1 不同發(fā)育階段的介體在不同環(huán)境溫度、不同生育期水稻上的傳毒效率

注: 數(shù)據(jù)為平均值±SE, 表中數(shù)據(jù)后隨字母不同者表明兩者間差異顯著(< 0.05).

表2 介體發(fā)育階段、環(huán)境溫度和水稻生育期三因素完全隨機(jī)試驗(yàn)的方差分析結(jié)果

注:值后隨**表示差異極顯著(< 0.01).

2.2 白背飛虱在不同水稻品種間的傳毒率

不同品種的病毒感染率不同(圖1), 5個(gè)品種感染率從高到低的順序分別是陵兩優(yōu)(41.7%)、金優(yōu)899(37.6%)、金優(yōu)284(36.2%)、培兩優(yōu)981(32.1%)和威優(yōu)644(29.3%). 在這5個(gè)品種間, 陵兩優(yōu)的感染率顯著高于其它品種(< 0.05), 金優(yōu)898和金優(yōu)284之間感染率差異不顯著(< 0.05), 威優(yōu)644的感染率顯著低于其它品種(< 0.05). 圖2中各品種的感染率即白背飛虱在它們間的傳毒率表明該蟲(chóng)的傳毒效率與品種有關(guān).

圖1 26℃時(shí)白背飛虱在七葉一心期不同水稻品種的傳毒效率

2.3 禁食處理對(duì)長(zhǎng)翅型成蟲(chóng)傳毒能力的影響

該蟲(chóng)在禁食處理后, 不同處理間每頭毒蟲(chóng)48 h內(nèi)感染的稻苗數(shù)分別是3.4、3.5、3.3、3.5、3.3和3.5株, 稻苗感染率分別是13.6%、13.8%、13.2%、13.9%、13.3%和14.1%(表3), 不同處理間感染率差異不顯著(< 0.05), 這表明禁食處理對(duì)該蟲(chóng)禁食后短期內(nèi)(48 h)的傳毒效率影響不顯著. 表3結(jié)果還表明短期禁食對(duì)該蟲(chóng)禁食后的存活時(shí)間也沒(méi)有顯著的影響, 禁食處理后該蟲(chóng)的存活時(shí)間近15 d, 不同處理間差異不顯著(< 0.05).

表3 26 ℃時(shí)白背飛虱長(zhǎng)翅型成蟲(chóng)經(jīng)禁食處理后在水稻上的傳毒效率

注: 數(shù)據(jù)后隨字母不同者表明兩者間差異顯著(< 0.05).

從該蟲(chóng)禁食處理后至其自然死亡前導(dǎo)致的染毒稻苗株數(shù)來(lái)看, 各處理稻苗感染株數(shù)分別是23.2、22.8、23.6、17.6、13.3、9.6株(表3), 其中前3個(gè)處理間差異不顯著(< 0.05), 但都顯著高于后3個(gè)處理(< 0.05). 這表明當(dāng)該蟲(chóng)禁食時(shí)間為0 (對(duì)照)、4和12 h時(shí), 處理組和對(duì)照組每蟲(chóng)在其自然死亡前感染的稻株數(shù)差異不顯著; 當(dāng)禁食時(shí)間在12 h以上時(shí), 該蟲(chóng)禁食后在其自然死亡前感染的稻株數(shù)量會(huì)顯著減少.

可見(jiàn), 禁食處理不影響該蟲(chóng)禁食后的存活時(shí)間, 也不影響該蟲(chóng)禁食后短期(48 h)內(nèi)的傳毒率. 禁食對(duì)該蟲(chóng)傳毒能力是否有影響, 取決于禁食時(shí)間的長(zhǎng)短, 當(dāng)禁食時(shí)間在12 h以內(nèi)時(shí), 禁食對(duì)其傳毒能力沒(méi)有影響, 但禁食時(shí)間在12 h以上時(shí)其傳毒能力下降.

3 結(jié)論與討論

3.1 結(jié)論

白背飛虱在稻苗間的傳毒效率與水稻品種、環(huán)境溫度、介體自身發(fā)育階段、寄主植物水稻品種、水稻生育期以及該蟲(chóng)禁食時(shí)間長(zhǎng)短密切相關(guān). 稻苗苗齡越低, 越易感染SRBSDV; 5齡若蟲(chóng)的傳毒能力比成蟲(chóng)期的傳毒能力高; 不同水稻品種對(duì)SRBSDV的敏感性不同; 該蟲(chóng)在18～34 ℃的溫度范圍內(nèi)均能傳毒, 26 ℃時(shí)該蟲(chóng)傳毒率最高; 盡管禁食12 h以上的該蟲(chóng)傳毒能力下降, 但仍能傳毒, 這暗示即使遠(yuǎn)距離遷入的毒蟲(chóng)仍有傳毒能力. 水稻品種、環(huán)境溫度和白背飛虱的發(fā)育階段不僅顯著影響該蟲(chóng)的傳毒能力, 而且它們之間還存在顯著的互作效應(yīng). 闡明這些因素對(duì)白背飛虱傳毒效率的影響有助于了解SRBSDV在田間的暴發(fā)與流行, 更重要的是可據(jù)此采取一些有效的防治措施, 減輕田間的發(fā)病率.

3.2 討論

白背飛虱既是SRBSDV的傳播介體又是SRBSDV的寄主. 感染SRBSDV的白背飛虱在潛伏期后終生具有傳毒能力[1, 3], 可在多種寄主植物間傳播SRBSDV[4]. 可見(jiàn), 該蟲(chóng)在影響SRBSDV生物學(xué)、生態(tài)學(xué)和流行學(xué)方面扮演著極其重要的角色.

(1) 溫度、介體發(fā)育階段、水稻生育期對(duì)白背飛虱傳毒能力的影響.

介體昆蟲(chóng)的傳毒效率通常取決于介體在寄主植物間的行為和擴(kuò)散能力[8]. 多種介體昆蟲(chóng)的行為和擴(kuò)散能力不僅與環(huán)境溫度和寄主植物種類(甚至包括品種)有關(guān)[19—25], 而且與其自身的發(fā)育階段及生理狀態(tài)相關(guān)[6—7]. 不同生育期的水稻自身的生理狀態(tài)對(duì)SRBSDV的增殖速度具有影響. 此外, 不同生育期的水稻由于具有不同的組織結(jié)構(gòu) (表面結(jié)構(gòu)中硅細(xì)胞群、刺毛、木栓組織、蠟被層; 內(nèi)部的維管束細(xì)胞壁、篩板上的胼胝質(zhì)沉積等)和生化物質(zhì)迫使白背飛虱放棄或阻礙對(duì)寄主的取食、產(chǎn)卵和棲息行為[20], 因此, 溫度和寄主植物對(duì)介體昆蟲(chóng)傳毒能力的影響主要是通過(guò)影響病毒粒子的增殖速度、介體取食、擴(kuò)散行為從而在傳毒效率上體現(xiàn)出來(lái). 可見(jiàn), 在白背飛虱-SRBSDV-水稻這一復(fù)合系統(tǒng)中, 白背飛虱傳毒過(guò)程包括多個(gè)環(huán)節(jié), 如稻苗獲毒、病毒增值和取食接毒. 在此期間, 影響任一環(huán)節(jié)的因素均會(huì)影響該蟲(chóng)的傳毒效率. 表2結(jié)果證明環(huán)境溫度、介體發(fā)育階段和水稻生育期都對(duì)白背飛虱的傳毒效率有極顯著的影響(< 0.01). 本研究結(jié)果還表明, 介體發(fā)育階段、環(huán)境溫度和水稻生育期這3因素中的任意2個(gè)組合都存在極顯著的互作效應(yīng)(< 0.01). 可見(jiàn), 本研究測(cè)定的傳毒效率是多種影響因素綜合作用的結(jié)果, 目前僅是定性分析, 如何量化不同因素對(duì)傳毒效率的貢獻(xiàn)還有待進(jìn)一步研究.

本研究為探明環(huán)境溫度、水稻生育期和介體發(fā)育階段對(duì)傳毒效率的影響采用三因素完全隨機(jī)設(shè)計(jì), 利用三因素完全隨機(jī)試驗(yàn)的線性模型進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析, 然后根據(jù)值大小確定效應(yīng)或互作效應(yīng)的大小[17—18].表1和表2正是基于三因素完全隨機(jī)設(shè)計(jì)線性模型統(tǒng)計(jì)分析的結(jié)果. 然而, 在SRBSDV-白背飛虱-水稻這一復(fù)合系統(tǒng)中, 它們對(duì)傳毒效率的影響是否為線性關(guān)系目前尚不清楚. 因此, 能否簡(jiǎn)單地將所有因素及其交互作用按值大小進(jìn)行排序也是值得進(jìn)一步研究的問(wèn)題.

(2) 水稻品種對(duì)白背飛虱傳毒率的影響.

不同水稻品種所含生化物質(zhì)種類和數(shù)量不同, 其葉鞘組織結(jié)構(gòu) (表面結(jié)構(gòu)中硅細(xì)胞群、刺毛、木栓組織、蠟被層; 內(nèi)部的維管束細(xì)胞壁、篩板上的胼胝質(zhì)沉積等)也不完全相同, 這些差異常迫使白背飛虱放棄或阻礙對(duì)寄主植物的取食、產(chǎn)卵和棲息行為[19—25]. 本研究結(jié)果表明不同品種的感染率不同(圖1), 5個(gè)品種感染率從高到低的順序分別是陵兩優(yōu)(41.7%)、金優(yōu)899(37.6%)、金優(yōu)284(36.2%)、培兩優(yōu)981(32.1%)和威優(yōu)644(29.3%). 在這5個(gè)品種間, 陵兩優(yōu)的感染率顯著高于其它品種(< 0.05), 金優(yōu)898和金優(yōu)284之間感染率差異不顯著(< 0.05), 威優(yōu)644的感染率顯著低于其它品種(< 0.05). 圖1中各品種的感染率即白背飛虱在它們間的傳毒效率是室內(nèi)模擬田間試驗(yàn)的結(jié)果, 與田間的真實(shí)傳毒情形可能會(huì)有一定的差異, 也不能確定其傳毒率的差異是由于白背飛虱對(duì)不同品種的選擇性差異的結(jié)果, 還是不同品種對(duì)病毒的敏感性差異不同的結(jié)果, 但這個(gè)結(jié)果還是表明該蟲(chóng)傳毒效率的高低與品種密切相關(guān). 該結(jié)果暗示選用抗白背飛虱品種對(duì)減輕SRBSDV的田間發(fā)病率具有重要意義.

(3) 禁食對(duì)白背飛虱傳毒效率的影響.

長(zhǎng)時(shí)間禁食導(dǎo)致白背飛虱處于饑餓狀態(tài), 必然影響該蟲(chóng)的生理機(jī)能和行為, 甚至影響昆蟲(chóng)的存活時(shí)間, 表3的結(jié)果清楚表明短期禁食(60 h以內(nèi))對(duì)該蟲(chóng)壽命沒(méi)有影響. 從禁食處理后48 h內(nèi)的稻苗感染率來(lái)看, 禁食似乎對(duì)該蟲(chóng)的傳毒能力沒(méi)有影響, 但從該蟲(chóng)在禁食后至其自然死亡前感染的水稻株數(shù)來(lái)看, 當(dāng)禁食時(shí)間在24 h以上時(shí), 該蟲(chóng)傳毒能力將會(huì)顯著下降(表3). 因此, 推測(cè)該蟲(chóng)傳毒能力減低可能是長(zhǎng)時(shí)間禁食導(dǎo)致其生理機(jī)能下降的結(jié)果.

白背飛虱為遷飛性害蟲(chóng), 遷飛中的該蟲(chóng)處于被動(dòng)飛行狀態(tài), 在降落之前處于禁食狀態(tài). 根據(jù)本研究的結(jié)果可推測(cè)遷飛時(shí)間在12 h以內(nèi)時(shí), 即傍晚起飛后黎明前后降落的飛虱, 遷飛對(duì)其傳毒能力影響不大, 而遷飛時(shí)間在24 h以上, 其傳毒能力降低.

(4) 影響因素與防治措施.

通常, 植物病毒病大規(guī)模的流行與否取決于多種因素的相互作用[11, 26—29]. 本研究結(jié)果表明白背飛虱在稻苗間的傳毒效率與環(huán)境溫度、水稻生育期及該蟲(chóng)發(fā)育階段密切相關(guān)(< 0.01), 同時(shí)還與作為寄主植物的水稻品種有關(guān)(圖1). 此外, 禁食對(duì)該蟲(chóng)的傳毒能力也有一定的影響(表3). 這些因素間存在有利于傳毒效率的互作效應(yīng)(表2). 因此, 田間SRBSDV的暴發(fā)與流行是多種有利因素組合在一起的必然結(jié)果. 可見(jiàn), 為了減緩田間的發(fā)病率, 可采取一些措施調(diào)控除氣溫以外的其它因素.

白背飛虱是稻田重要的SRBSDV傳播介體. 鑒于目前市場(chǎng)上缺少有效防治該病毒病的藥劑, 對(duì)于該病的防治主要采取防蟲(chóng)控病的防治策略. 盡管本研究結(jié)果表明長(zhǎng)時(shí)間的遷飛可能降低其傳毒能力, 但仍具有傳毒能力. 因此, 田間防治應(yīng)加強(qiáng)該蟲(chóng)遷入和遷出的監(jiān)測(cè), 及時(shí)采取藥劑防治, 降低其基數(shù). 由于白背飛虱在不同品種間的傳毒效率存在差異, 秧苗期對(duì)SRBSDV是一個(gè)危險(xiǎn)生育期[3], 白背飛虱在秧苗期的傳毒成功率較高(表1、表2). 因此, 秧田期覆蓋防蟲(chóng)網(wǎng)對(duì)防治該病應(yīng)是一個(gè)有效的措施.

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Effect of various kinds of factors on the transmission efficiency of southern rice black- streaked dwarf virus by white blacked planthopper among rice plants

CAO Yang, LI YouZhi

(Hunan Provincial Key Laboratory for Biology and Control of Plant Diseases and Insect Pests, College of Plant Protection, Hunan Agricultural University, Changsha 410128, China)

The fifth instar nymph, macropter and brachypter could transmit SRBSDV among rice plants at different growth stage under the temperature range from 18 ℃to34 ℃, and the transmission efficiency ranged from 3.3% to 41.2%. Transmission efficiency was affecting significantly by vector life stage, temperature, and rice growth stages (<0.01), transmitting capacity of the vector in order was the fifth instar nymph > brachypter > macropter, transmission efficiency of WBP reached the maximum value at 26℃, and then declined in turn at 22 ℃, 28 ℃, 18 ℃ and 34 ℃, and infection rate of rice plants by the vector was declined with the plants being growing. Any two of three factors (e.g. vector life stage, temperature and rice growth stages) presented noted interaction effect on WBP to transmitting SRBSDV (<0.01), the importance of these factors in order was temperature > rice growth stage > vector life stage > temperature × vector life stage > temperature × rice growth stage > vector life stage × rice growth stage. Five rice varieties exhibited different SRBSDV-infected rate, with the respective infection rate being 41.7% on Lingliangyou268, 37.6% on Jinyou 899, 36.2% on Jinyou 284, 32.1% on Peiliangyou 981, and 29.3% on Weiyou 644. Infection rate on Lingliangyou268 was remarkably higher than that of the other varieties(<0.05), there was no significant difference between infected-rate on Jinyou 899 and that on Jinyou 284(<0.05), SRBSDV-infected rate on Weiyou 644 was lower than that of any other varieties(<0.05). When fasting period was above 12 hours, capacity of the macropter to transmit SRBSDV markedly declined(<0.05). These factors (i.e., temperature, vector life stage, rice growth stages, rice variety and fasting) could significantly affect the efficiency of WBP to transmit SRBSDV. In addition, temperature, vector life stage and rice growth stages exhibited positive interaction effect on the efficiency by WBP to transmit SRBSDV.

white blacked planthopper; Southern rice black-streaked dwarf virus; temperature; vector life stage; rice growth stage; rice variety; fasting; transmission efficiency

S 435.11

1672-6146(2014)01-0030-08

10.3969/j.issn.1672-6146.2014.01.008

通訊作者email: liyouzhi2008@sina.com.

email:233552663@qq.com.

2013-12-05

國(guó)家公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科技專項(xiàng)(201303021); 湖南省科技支撐計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目(2011NK2009); 湖南省大學(xué)生創(chuàng)新性項(xiàng)目(SCX1306)

(責(zé)任編校:譚長(zhǎng)貴)