首份水稻臭虫基因图谱研究为害虫防控与抗药性监测提供线索

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尽管自19世纪80年代起就被农民视为重要害虫,水稻臭虫的遗传特征此前仍缺乏系统研究。阿肯色大学系统农业部与佛罗里达大学食品与农业科学学院、佛罗里达农工大学等机构研究人员近期完成一项首创的水稻臭虫遗传学研究,利用线粒体DNA标记梳理本土与入侵种群的遗传变异,为监测种群迁移与杀虫剂抗性传播提供了新的信息基础。相关成果已于去年发表在《佛罗里达昆虫学家》期刊。

阿肯色农业试验站及戴尔·邦珀斯农业、食品与生命科学学院昆虫学与植物病理学系教授艾伦·萨兰斯基表示,除加利福尼亚外,美国几乎所有水稻种植州都能发现水稻臭虫,其在水稻抽穗期(谷粒形成期)对产量与品质影响尤为突出。水稻和粮食高粱是主要受害作物,但该虫寄主范围更广。

研究团队对来自阿肯色、密西西比和佛罗里达多个地区的样本进行分析后发现,本土种 Oebalus pugnax 的遗传变异性高于两种入侵种;后两者——O. ypsilongriseusO. insularis——迄今仅在佛罗里达州被发现。萨兰斯基据此指出,结果显示害虫可能存在州际迁移,同时阿肯色州也可能存在特定区域的种群差异;若部分种群具有独特基因型,将有助于追踪杀虫剂抗性在不同种群间的传播,从而支持更有针对性的监测与管理安排,并延长现有药剂的有效期。

在抗药性方面,萨兰斯基提到,水稻臭虫已在德克萨斯州的高粱上出现杀虫剂抗性。在阿肯色州,该虫以成虫越冬,冬季取食草类植物,并在6月至7月水稻抽穗期迁入稻田。由于其并非依赖单一寄主植物,而是可取食15种以上寄主,防控难度随之增加。

阿肯色农业部副教授兼推广昆虫学家尼克·贝特曼表示,2019年晚季种植期已观察到水稻臭虫对拟除虫菊酯类杀虫剂的防控问题;到2020年,部分农户需要喷洒杀虫剂多达三次才能控制虫口密度。贝特曼称,2021年起该问题从晚季扩展为贯穿整个生长季,并持续至今。

贝特曼的研究显示,拟除虫菊酯类杀虫剂在阿肯色州测试的种群中控制率不超过50%,密西西比州立大学的研究人员也观察到类似情况。根据农业部2026年水稻杀虫剂性能评级,在五种测试杀虫剂中,Tenchu 20 SG/Kruger 对水稻臭虫的防控效果最佳。

关于佛罗里达的入侵种群,研究合著者、佛罗里达大学食品与农业科学学院昆虫学与线虫学名誉教授罗纳德·切里表示,O. ypsilongriseusO. insularis 可能正在改变当地与主要害虫 O. pugnax 的相对丰度。研究人员推测,这些入侵臭虫可能在飓风风力作用下从古巴进入佛罗里达,但同时也表示不能排除其他来源。萨兰斯基称,一个值得关注的问题是,为何这些入侵种尚未在佛罗里达以外的美国地区被发现。

萨兰斯基团队目前正推进更完善的分子诊断技术,用于监测入侵种,并开发可检测杀虫剂抗性基因的分子标记。研究合著者、农业试验站农业数据分析中心统计学家里奇·亚当斯表示,这项研究为管理东南部水稻种植区影响显著的害虫提供了重要参考。

研究同时提到,2017年水稻臭虫给阿肯色州水稻种植者造成的损失超过1600万美元,2018年和2019年也出现类似损失。亚当斯指出,建立线粒体遗传多样性的基线,有助于进一步理解种群连通性,并为后续研究其适应性奠定基础;而入侵种一旦建立往往难以逆转,因此厘清本土种与入侵种的传播与关系,将为未来制定更有效的防控目标提供更坚实的认知基础。


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