褐飛虱致害性變異的遺傳分子機理研究

《褐飛虱致害性變異的遺傳分子機理研究》是依託浙江大學，由張傳溪擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：褐飛虱致害性變異的遺傳分子機理研究
• 依託單位：浙江大學
• 項目負責人：張傳溪
• 項目類別：面上項目

項目摘要

褐飛虱是最主要水稻害蟲，抗性育種是最理想的防治措施，然而任1種抗蟲水稻品種在大面積推廣後，褐飛虱致害性很快就會發生改變，發展為能夠適應水稻品種抗性的新種群（生物型），致使抗蟲品種喪失其原有的抗性，一些抗蟲品種的使用壽命甚至不超過一年，成為褐飛虱防治及抗蟲育種工作中面臨的主要難題。此前種種研究跡象表明，褐飛虱致害性變異是可遺傳的，但其遺傳變異的分子基礎並不清楚，嚴重製約了抗蟲育種和品種利用管理。最近我們分別完成了褐飛虱、內共生真菌和內共生細菌全基因組序列測定和組裝注釋分析，取得了重要進展。本項目擬在此基礎上，用平行基因組重測序方法研究褐飛虱在不同抗性水稻品種上發生致害性變異與褐飛虱種群和其胞內共生真菌和共生細菌的基因組遺傳結構變化，結合分析相關基因表達變化、RNAi和生物學測定，闡明褐飛虱致害性變化的遺傳分子機制，為水稻抗性育種和褐飛虱防治提供重要依據

結題摘要

褐飛虱是水稻最主要害蟲，抗性育種是最經濟的防治措施，然而每種抗蟲水稻品種在大面積田間推廣後，褐飛虱致害性很快就會發生改變，發展為能夠適應水稻品種抗性的新種群（生物型），致使抗蟲品種喪失其原有的抗性，有的抗蟲品種的使用壽命甚至不超過一年，成為褐飛虱防治及抗蟲育種工作中面臨的主要難題。然而致害性變異的分子基礎並不很清楚。本項目在褐飛虱基因組完成基礎上進行深入研究，取得如下結果：①對不同致害性褐飛虱種群個體基因組重測序揭示了褐飛虱致害性不同在基因組遺傳變異上的分化,並篩選出了在水稻抗性品種的選擇壓力下出現明顯變化的42個候選基因；②通過質譜分析、基因表達變化、RNAi和生物學測定揭示了褐飛虱的唾液蛋白組成和相關編碼基因功能，發現了NlMul等唾液蛋白基因及其表達水平在褐飛虱克服水稻抗性方面發揮重要功能。③進一步深入分析了共生真菌YLS的基因組，明確了其與昆蟲病原性的真菌冬蟲夏草菌近緣，並命名為 “Entomomyces delphacidicola str. NLU”；代謝通路分析 揭示了“稻飛虱-共生真菌”在必需胺基酸合成、氮循環、甾類和維生素合成等代謝通路存在基因互補關係，這使得專一性取食營養不均勻水稻汁液的稻飛虱能夠猖獗地為害水稻。④發現不同地理種群的致害性存在差異，較為純合的褐飛虱種群在不同抗性水稻上長期飼養也會出現遺傳分化。⑤褐飛虱致害性種群擴散與褐飛虱遷飛能力密切相關，稻飛虱若蟲會根據環境發育為能遷飛的長翅型成蟲和不能遷飛但繁殖能力很強的短翅型成蟲,我們揭示了翅芽中2個胰島素受體是這種可塑性發育的分子開關。以上結果初步闡明褐飛虱致害性變化的遺傳分子機制，為水稻抗性育種和褐飛虱防治提供重要依據。 部分結果已經發表在Nature, PNAS、Genome Biology and Evolution、Molecular Ecology、Genetics 和各種昆蟲學TOP雜誌上。翅型可塑性發育的分子開關成果入選“2015中國生命科學領域十大進展”。