云南作物资源特征特性及生态地理分布研究Ⅸ:稻白背飞虱抗性资源的多样性分布

杨超振, 苏 艳, 陈晓艳, 曹永生, 杨忠义*

(1.云南天根生态农业科技有限公司，云南 寻甸 655212；2.云南省农业科学院 花卉研究所，云南 昆明 650205；3.云南省农业科学院 生物技术与种质资源研究所，云南 昆明 650205；4.中国农业科学院 郑州果树研究所，河南 郑州 450009)

稻白背飞虱属大范围迁飞性害虫，其成、若虫群集于稻丛下部刺吸汁液，或雌虫用产卵器刺破叶鞘和叶片，使稻株失水或感染菌核病，其排泄物常致霉菌滋生，影响水稻光合作用，严重时造成稻株干枯，导致水稻颗粒无收。因此，稻白背飞虱是我国和东南亚水稻产区的主要害虫之一。作物与害虫之间表现为对立统一的关系，在长期的自然选择及协同进化过程中,作物对害虫的为害也表现一系列的抗性反应，可充分利用作物遗传资源的抗病虫多样性发展可持续农业。云南是我国自然环境复杂的省区之一，境内盆地、河谷、丘陵、山地、山原、高原相间分布，地貌条件差异大，气候类型多样。品种的抗虫性受品种本身的特性和害虫种类、发生期以及环境等因素的相互影响，利用作物品种抗性的遗传多样性持续控制作物病虫害是当今植物保护研究与应用的热点[1]。因此，在云南省生态复杂的环境中研究稻白背飞虱抗性资源的多样性具有现实意义。前人对有关稻特征特性多样性的分布有一定的研究[2]，杨忠义等[3]初步研究了稻白背飞虱多样性在不同环境中的表现。为进一步了解云南省复杂的生态环境下稻白背飞虱抗性资源的多样性分布，笔者等利用云南丰富多样的气候条件和稻种资源，分析不同气候类型中稻白背飞虱抗性出现频率，旨在探明生态条件对稻白背飞虱抗性的影响，同时挖掘和筛选稻白背飞虱抗性资源应用于水稻抗性育种。

1 材料与方法

1.1 资料来源

1.1.1 稻白背飞虱抗性资料 以《中国稻作资源目录》等[4-5]资料为基础，对云南省稻白背飞虱抗性资源进行收集整合，共收集整理2 149份云南地方稻种资源稻白背飞虱抗性的相关资料信息。

1.1.2 生态地理资料 以《云南农业地理》《云南省种植业区划》和《云南省农业气候资料集》[6-8]资料为基础，分析整理云南省128个县(市、区)的生态气候类型和稻作种植业区划等情况。

1.2 研究方法

1.2.1 云南稻作分区 对云南省128个县(市、区)的气候类型和稻作进行分区。气候类型划分：北热带、南亚热带、中亚热带、北亚热带、南温带、中温带和北温带共7个气候带。稻作分区：A滇中一季粳稻、籼稻区，B滇南单、双季籼稻区，C南部边缘水、陆稻区，D滇东北高原粳稻区，E滇西北高寒粳稻区。

1.2.2 云南省稻种资源白背飞虱抗性多样性计算 根据云南稻种资源白背飞虱的抗性观察值对稻瘟病进行多样性研究。多样性评价采用Shannon-Wiener多样性指数和Pielou均匀度指数分析。

1.3 数据统计与分析

应用FoxPro、Excel、BioDiversity等技术进行分析研究，形成分析结果数据库。采用ArcView GIS地理信息系统将各分析结果数据库(包括稻白背飞虱抗性多样性分析结果数据库、各分布单位所属的气候类型和稻作分区)有机合成，进行叠加分析和制图，形成稻白背飞虱抗性多样性比较完整系统的生态地理分布。

2 结果与分析

2.1 不同生态环境对稻白背飞虱抗性多样性的影响

通过不同气候带各稻作区划(不同生态环境)对稻白背飞虱抗性指标的方差分析表明，不同气候带各稻区对稻白背飞虱抗性指标的影响达极显著水平(P<0.005)，表明稻白背飞虱抗性表现与气候环境因素有关。

2.2 云南省不同气候类型稻白背飞虱抗性多样性的地理分布

从图1可看出，云南稻种资源白背飞虱抗性多样性富聚地在全省不同生态环境中均有分布，其中在滇西南和滇中较丰富，全省区域中以富源、勐海、施甸、西盟、云龙、龙陵、陆良、师宗等地的多样性较大。

注:*为无性状记录的资源。云南省5个稻作分区：A滇中一季粳稻、籼稻区；B滇南单、双季籼稻区；C滇东北高原粳稻区；D南部边缘水、陆稻区；E滇西北高寒粳稻区。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.图1 云南省稻种资源稻白背飞虱抗性多样性的地理分布Fig.1 Diversity geographical distribution of rice resources with resistance to S.furcifera in Yunnan

2.3 不同气候带稻白背飞虱抗性的多样性

从图2看出，稻白背飞虱抗性多样性指数大小依次为：中亚热带=南亚热带=南温带>北亚热带>北热带>中温带>北温带；均匀度指数依次为：北温带>北热带>北亚热带>中亚热带>南亚热带>南温带>中温带。结合各气候带的海拔和温度规律看，稻白背飞虱抗性多样性随海拔升高与温度降低而减小、随海拔降低与温度升高而增大。通过对各气候带分布的稻白背飞虱抗性多样性聚类分析(图3)认为，可把气候带分为多样性低富聚气候带(南温带、北热带)和富聚气候带(南亚热带、北亚热带和中亚热带)。

图2 云南省不同气候带稻白背飞虱抗性多样性指数和均匀度指数Fig.2 Diversity index and evenness index of rice resources with resistance to S.furcifera in different climatic zones in Yunnan

图3 不同气候带稻白背飞虱抗性多样性的聚群图Fig.3 Diversity dendrogram of rice resources with resistance to S.furcifera in different climatic zones in Yunnan

2.4 不同稻作区划中稻白背飞虱抗性多样性的表现

从图4看出，滇中一季粳、籼稻区和滇南单、双季籼稻区的稻资源白背飞虱抗性多样性相对丰富，说明籼、粳稻交错区和种植环境丰富(单、双季籼稻区)的区域是稻白背飞虱抗性多样性的富聚区。

图4 云南省不同稻作区划中稻白背飞虱抗性多样性指数和均匀度指数Fig.4 Diversity index and evenness index of rice resources with resistance to S.furcifera in different rice cultivation regions in Yunnan

2.5 稻白背飞虱抗性资源的评价与筛选

在进行稻白背飞虱抗性多样性分析研究同时，对云南地方稻种资源中稻白背飞虱的优异抗源进行评价与筛选，发掘了87份值得研究利用的优异的稻白背飞虱抗源，其中78份粳稻、9份籼稻。87份稻白背飞虱抗源的资源类型丰富，其中有陆稻资源52份，糯米资源22份，红米资源38份。稻白背飞虱表现好的代表品种陆稻有毫派来、大花糯、俄戈累、毫玛保、毛白谷、烂地谷、安劳谷、熬永帮、帕里、毫早、白地谷等，水稻有红吊谷、高秆糯、常新糯等。研究中还发现稻白背飞虱高抗资源主要集中在云南省的思茅市和临沧市。

3 结论与讨论

对2 149份云南地方稻种资源稻白背飞虱抗性在不同生态地理环境中的多样性表现进行初步研究，结果表明，云南稻资源中白背飞虱抗性多样性富聚区在全省不同生态环境中均有分布，以滇西南和滇中较为丰富，籼、粳稻交错区和种植环境丰富的区域是多样性的富聚区；不同气候带中的稻白背飞虱抗性多样性依次为中亚热带=南亚热带=南温带>北亚热带>北热带>中温带>北温带；稻白背飞虱抗性多样性随海拔升高和温度降低而减小、随海拔降低和温度升高而增大。研究发掘了87份有研究利用价值的优异稻白背飞虱抗源，其中抗性较强的代表品种陆稻有毫派来、大花糯、俄戈累、毫玛保、毛白谷、烂地谷、安劳谷、熬永帮、帕里、毫早、白地谷等，水稻有红吊谷、高秆糯、常新糯等，研究中发现稻白背飞虱高抗资源主要集中在云南省思茅市和临沧市，这对优异稻白背飞虱抗源的选择和研究具有现实意义。

稻白背飞虱抗性多样性与稻生境二者间并非直接相互作用，但存在着相互影响。云南正好处在南亚季风热带、东亚季风亚热带、西藏高原3个特色迥异的自然地理区域的结合部位，稻白背飞虱耐寒性较褐飞虱强，越冬地区范围稍广，在云南大部分地区终年可繁殖。因此，云南丰富的生态环境为稻白背飞虱抗性多样性的形成提供了有利条件。