云南作物資源特征特性及生態(tài)地理分布研究Ⅸ:稻白背飛虱抗性資源的多樣性分布

楊超振, 蘇 艷, 陳曉艷, 曹永生, 楊忠義*

(1.云南天根生態(tài)農(nóng)業(yè)科技有限公司，云南 尋甸 655212；2.云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 花卉研究所，云南 昆明 650205；3.云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 生物技術(shù)與種質(zhì)資源研究所，云南 昆明 650205；4.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院 鄭州果樹(shù)研究所，河南 鄭州 450009)

稻白背飛虱屬大范圍遷飛性害蟲(chóng)，其成、若蟲(chóng)群集于稻叢下部刺吸汁液，或雌蟲(chóng)用產(chǎn)卵器刺破葉鞘和葉片，使稻株失水或感染菌核病，其排泄物常致霉菌滋生，影響水稻光合作用，嚴(yán)重時(shí)造成稻株干枯，導(dǎo)致水稻顆粒無(wú)收。因此，稻白背飛虱是我國(guó)和東南亞水稻產(chǎn)區(qū)的主要害蟲(chóng)之一。作物與害蟲(chóng)之間表現(xiàn)為對(duì)立統(tǒng)一的關(guān)系，在長(zhǎng)期的自然選擇及協(xié)同進(jìn)化過(guò)程中,作物對(duì)害蟲(chóng)的為害也表現(xiàn)一系列的抗性反應(yīng)，可充分利用作物遺傳資源的抗病蟲(chóng)多樣性發(fā)展可持續(xù)農(nóng)業(yè)。云南是我國(guó)自然環(huán)境復(fù)雜的省區(qū)之一，境內(nèi)盆地、河谷、丘陵、山地、山原、高原相間分布，地貌條件差異大，氣候類型多樣。品種的抗蟲(chóng)性受品種本身的特性和害蟲(chóng)種類、發(fā)生期以及環(huán)境等因素的相互影響，利用作物品種抗性的遺傳多樣性持續(xù)控制作物病蟲(chóng)害是當(dāng)今植物保護(hù)研究與應(yīng)用的熱點(diǎn)[1]。因此，在云南省生態(tài)復(fù)雜的環(huán)境中研究稻白背飛虱抗性資源的多樣性具有現(xiàn)實(shí)意義。前人對(duì)有關(guān)稻特征特性多樣性的分布有一定的研究[2]，楊忠義等[3]初步研究了稻白背飛虱多樣性在不同環(huán)境中的表現(xiàn)。為進(jìn)一步了解云南省復(fù)雜的生態(tài)環(huán)境下稻白背飛虱抗性資源的多樣性分布，筆者等利用云南豐富多樣的氣候條件和稻種資源，分析不同氣候類型中稻白背飛虱抗性出現(xiàn)頻率，旨在探明生態(tài)條件對(duì)稻白背飛虱抗性的影響，同時(shí)挖掘和篩選稻白背飛虱抗性資源應(yīng)用于水稻抗性育種。

1 材料與方法

1.1 資料來(lái)源

1.1.1 稻白背飛虱抗性資料 以《中國(guó)稻作資源目錄》等[4-5]資料為基礎(chǔ)，對(duì)云南省稻白背飛虱抗性資源進(jìn)行收集整合，共收集整理2 149份云南地方稻種資源稻白背飛虱抗性的相關(guān)資料信息。

1.1.2 生態(tài)地理資料 以《云南農(nóng)業(yè)地理》《云南省種植業(yè)區(qū)劃》和《云南省農(nóng)業(yè)氣候資料集》[6-8]資料為基礎(chǔ)，分析整理云南省128個(gè)縣(市、區(qū))的生態(tài)氣候類型和稻作種植業(yè)區(qū)劃等情況。

1.2 研究方法

1.2.1 云南稻作分區(qū) 對(duì)云南省128個(gè)縣(市、區(qū))的氣候類型和稻作進(jìn)行分區(qū)。氣候類型劃分：北熱帶、南亞熱帶、中亞熱帶、北亞熱帶、南溫帶、中溫帶和北溫帶共7個(gè)氣候帶。稻作分區(qū)：A滇中一季粳稻、秈稻區(qū)，B滇南單、雙季秈稻區(qū)，C南部邊緣水、陸稻區(qū)，D滇東北高原粳稻區(qū)，E滇西北高寒粳稻區(qū)。

1.2.2 云南省稻種資源白背飛虱抗性多樣性計(jì)算 根據(jù)云南稻種資源白背飛虱的抗性觀察值對(duì)稻瘟病進(jìn)行多樣性研究。多樣性評(píng)價(jià)采用Shannon-Wiener多樣性指數(shù)和Pielou均勻度指數(shù)分析。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

應(yīng)用FoxPro、Excel、BioDiversity等技術(shù)進(jìn)行分析研究，形成分析結(jié)果數(shù)據(jù)庫(kù)。采用ArcView GIS地理信息系統(tǒng)將各分析結(jié)果數(shù)據(jù)庫(kù)(包括稻白背飛虱抗性多樣性分析結(jié)果數(shù)據(jù)庫(kù)、各分布單位所屬的氣候類型和稻作分區(qū))有機(jī)合成，進(jìn)行疊加分析和制圖，形成稻白背飛虱抗性多樣性比較完整系統(tǒng)的生態(tài)地理分布。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同生態(tài)環(huán)境對(duì)稻白背飛虱抗性多樣性的影響

通過(guò)不同氣候帶各稻作區(qū)劃(不同生態(tài)環(huán)境)對(duì)稻白背飛虱抗性指標(biāo)的方差分析表明，不同氣候帶各稻區(qū)對(duì)稻白背飛虱抗性指標(biāo)的影響達(dá)極顯著水平(P<0.005)，表明稻白背飛虱抗性表現(xiàn)與氣候環(huán)境因素有關(guān)。

2.2 云南省不同氣候類型稻白背飛虱抗性多樣性的地理分布

從圖1可看出，云南稻種資源白背飛虱抗性多樣性富聚地在全省不同生態(tài)環(huán)境中均有分布，其中在滇西南和滇中較豐富，全省區(qū)域中以富源、勐海、施甸、西盟、云龍、龍陵、陸良、師宗等地的多樣性較大。

注:*為無(wú)性狀記錄的資源。云南省5個(gè)稻作分區(qū)：A滇中一季粳稻、秈稻區(qū)；B滇南單、雙季秈稻區(qū)；C滇東北高原粳稻區(qū)；D南部邊緣水、陸稻區(qū)；E滇西北高寒粳稻區(qū)。Note: *, rice resources without recorded traits.There are five rice cultivation regions of Central Yunnan single-season Japonica and indica rice (A), South Yunnan single and double-season indica rice (B), Northeast Yunnan plateau Japonica rice (C), South margin Yunnan upland rice (D) and Northwest Yunnan cold Japonica rice (E) in Yunnan.圖1 云南省稻種資源稻白背飛虱抗性多樣性的地理分布Fig.1 Diversity geographical distribution of rice resources with resistance to S.furcifera in Yunnan

2.3 不同氣候帶稻白背飛虱抗性的多樣性

從圖2看出，稻白背飛虱抗性多樣性指數(shù)大小依次為：中亞熱帶=南亞熱帶=南溫帶>北亞熱帶>北熱帶>中溫帶>北溫帶；均勻度指數(shù)依次為：北溫帶>北熱帶>北亞熱帶>中亞熱帶>南亞熱帶>南溫帶>中溫帶。結(jié)合各氣候帶的海拔和溫度規(guī)律看，稻白背飛虱抗性多樣性隨海拔升高與溫度降低而減小、隨海拔降低與溫度升高而增大。通過(guò)對(duì)各氣候帶分布的稻白背飛虱抗性多樣性聚類分析(圖3)認(rèn)為，可把氣候帶分為多樣性低富聚氣候帶(南溫帶、北熱帶)和富聚氣候帶(南亞熱帶、北亞熱帶和中亞熱帶)。

圖2 云南省不同氣候帶稻白背飛虱抗性多樣性指數(shù)和均勻度指數(shù)Fig.2 Diversity index and evenness index of rice resources with resistance to S.furcifera in different climatic zones in Yunnan

圖3 不同氣候帶稻白背飛虱抗性多樣性的聚群圖Fig.3 Diversity dendrogram of rice resources with resistance to S.furcifera in different climatic zones in Yunnan

2.4 不同稻作區(qū)劃中稻白背飛虱抗性多樣性的表現(xiàn)

從圖4看出，滇中一季粳、秈稻區(qū)和滇南單、雙季秈稻區(qū)的稻資源白背飛虱抗性多樣性相對(duì)豐富，說(shuō)明秈、粳稻交錯(cuò)區(qū)和種植環(huán)境豐富(單、雙季秈稻區(qū))的區(qū)域是稻白背飛虱抗性多樣性的富聚區(qū)。

圖4 云南省不同稻作區(qū)劃中稻白背飛虱抗性多樣性指數(shù)和均勻度指數(shù)Fig.4 Diversity index and evenness index of rice resources with resistance to S.furcifera in different rice cultivation regions in Yunnan

2.5 稻白背飛虱抗性資源的評(píng)價(jià)與篩選

在進(jìn)行稻白背飛虱抗性多樣性分析研究同時(shí)，對(duì)云南地方稻種資源中稻白背飛虱的優(yōu)異抗源進(jìn)行評(píng)價(jià)與篩選，發(fā)掘了87份值得研究利用的優(yōu)異的稻白背飛虱抗源，其中78份粳稻、9份秈稻。87份稻白背飛虱抗源的資源類型豐富，其中有陸稻資源52份，糯米資源22份，紅米資源38份。稻白背飛虱表現(xiàn)好的代表品種陸稻有毫派來(lái)、大花糯、俄戈累、毫瑪保、毛白谷、爛地谷、安勞谷、熬永幫、帕里、毫早、白地谷等，水稻有紅吊谷、高稈糯、常新糯等。研究中還發(fā)現(xiàn)稻白背飛虱高抗資源主要集中在云南省的思茅市和臨滄市。

3 結(jié)論與討論

對(duì)2 149份云南地方稻種資源稻白背飛虱抗性在不同生態(tài)地理環(huán)境中的多樣性表現(xiàn)進(jìn)行初步研究，結(jié)果表明，云南稻資源中白背飛虱抗性多樣性富聚區(qū)在全省不同生態(tài)環(huán)境中均有分布，以滇西南和滇中較為豐富，秈、粳稻交錯(cuò)區(qū)和種植環(huán)境豐富的區(qū)域是多樣性的富聚區(qū)；不同氣候帶中的稻白背飛虱抗性多樣性依次為中亞熱帶=南亞熱帶=南溫帶>北亞熱帶>北熱帶>中溫帶>北溫帶；稻白背飛虱抗性多樣性隨海拔升高和溫度降低而減小、隨海拔降低和溫度升高而增大。研究發(fā)掘了87份有研究利用價(jià)值的優(yōu)異稻白背飛虱抗源，其中抗性較強(qiáng)的代表品種陸稻有毫派來(lái)、大花糯、俄戈累、毫瑪保、毛白谷、爛地谷、安勞谷、熬永幫、帕里、毫早、白地谷等，水稻有紅吊谷、高稈糯、常新糯等，研究中發(fā)現(xiàn)稻白背飛虱高抗資源主要集中在云南省思茅市和臨滄市，這對(duì)優(yōu)異稻白背飛虱抗源的選擇和研究具有現(xiàn)實(shí)意義。

稻白背飛虱抗性多樣性與稻生境二者間并非直接相互作用，但存在著相互影響。云南正好處在南亞季風(fēng)熱帶、東亞季風(fēng)亞熱帶、西藏高原3個(gè)特色迥異的自然地理區(qū)域的結(jié)合部位，稻白背飛虱耐寒性較褐飛虱強(qiáng)，越冬地區(qū)范圍稍廣，在云南大部分地區(qū)終年可繁殖。因此，云南豐富的生態(tài)環(huán)境為稻白背飛虱抗性多樣性的形成提供了有利條件。