水稻品种耐褐飞虱特性与其维管束组织结构特征和生理活性的关系

褐飞虱是我国水稻生产上重要害虫，主要吸取韧皮部汁液而为害水稻。应用抗虫品种是控制褐飞虱种群发展最经济有效的方法。耐虫性是植物抗虫机理之一，具有维持有害生物种群的相对稳定，延长抗虫品种的使用寿命，但却很少被研究和应用。本项目在耐虫性前期研究基础上，应用电镜技术和形态学显微图象分析手段，研究在褐飞虱为害下不同耐虫水稻维管束组织细胞的生长发育、韧皮部筛管和木质部导管的数量和横切面面积、伴胞的形态和功能、胼胝质和P-蛋白分子的形态和数量的变化；利用免疫胶体金标记和生理学方法比较研究不同耐虫水稻韧皮部胼胝质合成酶的含量和活性；利用14C标记技术比较不同耐虫水稻韧皮部同化物的运输速率。明确不同耐虫水稻维管束组织的超微结构特征以及维管束组织的流量面积和"流"的生理活性差异及与品种耐褐飞虱为害的关系。在分子细胞水平上阐明水稻品种耐褐飞虱为害的生理机制，为筛选、培育和利用耐虫品种提供理论指导。

本项目在耐虫性前期研究基础上，利用冷冻切片和透射电镜技术研究了褐飞虱为害对不同耐虫水稻叶鞘组织结构和细胞生长发育的影响，发现褐飞虱为害对不同耐虫水稻植株叶鞘组织结构和胞间连丝密度的影响差异明显。研究明确了品种耐虫性与叶鞘组织细胞恢复能力强和胞间连丝影响小有关。利用透射电镜和形态学显微图象分析手段，研究了褐飞虱为害对不同耐虫水稻叶鞘组织韧皮部筛管和木质部导管分子的数量和大小以及筛管-伴胞复合体中线粒体数量的影响。发现感虫品种筛管和孔纹导管的横切面面积均最小；耐虫品种筛管横切面面积介于抗感品种之间，孔纹导管横切面面积最大；抗生性品种筛管横切面面积最大，孔纹导管横切面面积与耐虫品种相似。耐虫品种筛管-伴胞复合体中线粒体数量较多，但与感虫品种差异不明显，与抗生性品种差异极显著。研究明确了品种耐虫性与韧皮部筛管、木质部孔纹导管的横切面面积和筛管-伴胞复合体中线粒体的数量有关。利用冷冻切片和荧光显微技术检测了不同耐虫水稻叶鞘组织中胼胝质的分布、形态和数量，发现胼胝质主要分布在韧皮部组织，主要形态为颗粒状。耐虫品种的胼胝质数量最多，受害后沉积的数量也最多。研究明确了品种耐虫性与韧皮部中胼胝质的沉积数量有关，提出了水稻叶鞘组织胼胝质沉积的有效检测方法，并申请了国家发明专利。利用生理学方法研究了不同耐虫水稻叶鞘组织胼胝质酶的活性和含量，明确了品种耐虫性与胼胝质酶活性提高和含量增加有关。应用14C同位素标记研究了褐飞虱为害对不同耐虫水稻维管束组织输送营养物质能力的影响，发现感虫品种叶片光合产物向标记叶以外的转移量明显少于抗（耐）虫品种，说明抗（耐）虫水稻受害后维管束组织输送营养物质的能力大于感虫品种。研究揭示了不同耐虫水稻维管束组织的超微结构、流量面积（如筛管和导管分子的形态、大小和数量）和“流”的生理活性（如胼胝质酶）的变化与品种耐虫性的关系。在分子细胞水平上阐明水稻品种耐褐飞虱为害的生理机制，为筛选、培育和利用耐虫品种提供理论指导。