我院植保所水稻虫害防控研究团队长期从事水稻主要害虫稻螟虫和稻飞虱的成灾机制和防控技术研究。近期，该团队在水稻螟虫研究中取得一系列重要进展。
1、发表三化螟染色体水平基因组，为单食性害虫进化适应机制解析奠定基础。
三化螟Scirpophaga incertulas为水稻单食性害虫，幼虫蛀茎危害，造成枯心、枯孕穗和白穗。近日，团队在Nature旗下Scientific Data（一区top，IF=9.8）上在线发表A chromosome-level genome assembly of yellow stem borer (Scirpophaga incertulas)研究论文，发布了高质量的三化螟染色体水平参考基因组（图1），其大小为695.65 Mb，93.5%的组装序列被锚定在22条染色体上，Scaffold N50长度高达28.02 Mb，结合RNA-seq数据对基因组进行注释，并通过比较基因组学方法阐述该物种的进化历程。高质量基因组的破解为解析三化螟致害机理及发展高效防治技术奠定基础。
图1 三化螟染色体水平全基因组特征
院紫金人才周思聪博士、罗光华研究员为共同第一作者；方继朝研究员、纪锐副研究员为通讯作者。墨尔本大学杨琼博士、江阴海关韩阳春博士、植保所袁凯莉硕士参与研究工作。江苏省农业科学院为第一完成单位。该研究得到国家水稻产业技术体系（CARS-01）、江苏省农业科技自主创新资金（CX(22)3018）、国家自然科学基金（31801738）等项目资助。
原文链接：https://www.nature.com/articles/s41597-024-03108-3
2、揭示二化螟在籼稻上发生及为害程度重于粳稻上的分子机制，为水稻抗螟育种提供了新方向。
昆虫与植物之间一直存在共同进化的“军备”竞赛。植物感知害虫的相关分子信号并激活防御通路进而趋避害虫。反之，害虫也进化出各种对抗策略来逃避与破解植物的防御反应。
近日，团队在Plant, Cell & Environment（一区TOP，IF=7.3）期刊上在线发表Defence and nutrition synergistically contribute to the distinct tolerance of rice subspecies to the stem borer, Chilo suppressalis的研究论文，发现田间籼、粳稻对二化螟的耐受性存在显著差异，二化螟在籼稻种植区的发生及为害程度明显比粳稻种植区重；通过转录组、代谢组、质谱分析及植物突变体构建等方法，发现二化螟能“机智”的躲避一种植物防御通路（MeJA），同时劫持另一种植物营养通路（VB1）进而调控自身保幼激素含量，促进其在籼稻中发育（图2）。水稻种群遗传分析发现，籼稻中普遍缺乏MeJA合成关键基因（OsJMT），而VB1合成关键基因（OsTH1）在粳、籼稻中受到不同选择，表明上述机制在不同水稻种质之间具有普遍性。
图2 二化螟与籼、粳稻互作模式图
鞠佳菲博士、杨磊博士生为共同第一作者；罗光华、方继朝研究员为通讯作者。中科院上海分子卓越创新中心李建彩研究员，墨尔本大学Ary Hoffmann教授，江苏省植保植检站朱凤研究员，植保所纪锐副研究员、沈忱博士生、黄玉萱硕士参与研究工作。江苏省农业科学院为第一完成单位。该研究得到国家重点研发计划（2022YFD1400400）国家水稻产业技术体系（CARS-01）、国家自然科学基金（32102217）、江苏省博士后基金（2020Z150）等项目资助。
原文链接：http://doi.org/10.1111/pce.14889
3、明确氯虫苯甲酰胺拌种处理后长效防控水稻鳞翅目害虫的内在机制，为研发新的高效拌种控害技术提供了重要依据。
基于种子处理的作物病虫害防控技术，由于简约化、集约化及防效好，受到广大种植户的欢迎。团队前期发现，氯虫苯甲酰胺拌种处理水稻后，对鳞翅目害虫（二化螟、稻纵卷叶螟、大螟等）有超过90天的防效，但30天后稻株体内药剂残留量显著低于药剂对靶标害虫的LC50，亟待解析氯虫苯甲酰胺拌种后长效控虫的内在机制。
近日，团队在Entomologia Generalis（一区TOP，IF=6.9）期刊上在线发表了Jasmonic acid changes associated with long-term control of lepidopteran rice pests after insecticide seed treatment的研究论文。该研究通过连续2年的田间试验，确认氯虫苯甲酰胺拌种处理对二化螟、稻纵卷叶螟等有长达90天以上的有效防控期；发现稻株体内防御激素茉莉酸类（JAs）含量在氯虫苯甲酰胺拌种处理后明显上升，使稻株对二化螟等害虫的致死率明显叠加（图3），从而协同提高药剂对靶标害虫的防效。
图3 拌种后长效防控效果及防御激素含量增加
夏雪博士后为论文第一作者；罗光华、方继朝研究员为通讯作者。江苏丘陵地区镇江农科所于居龙、张国博士、束兆林研究员，浙江大学娄永根教授，墨尔本大学Ary Hoffmann教授，刘冰倩硕士生、张茹硕士参与研究工作。江苏省农业科学院为第一完成单位。该研究得到国家重点研发计划（2022YFD1400400）、国家水稻产业技术体系（CARS-01）、江苏省双碳专项基金（BE2022424）、江苏省农业科技自主创新资金（CX(2022)3013）和江苏省卓博计划（2022ZB773）项目资助。
原文链接：https://doi.org/10.1127/entomologia/2024/2351
此外，团队近日还在Pesticide Biochemistry and Physiology（一区TOP，IF=4.7）期刊上在线发表了Tyrosine hydroxylase plays crucial roles in larval cuticle formation and larval-pupal tanning in the rice stem borer, Chilo suppressalis的研究论文，系统阐明酪氨酸羟化酶（TH）在二化螟幼虫发育蜕皮、蛹期色素沉积及成虫羽化中的功能（图4），为二化螟防控新药剂研发提供了潜在靶标。
图4 二化螟幼虫、蛹、成虫的异常表型
徐晴玉博士为第一作者；罗光华、方继朝研究员为通讯作者。江苏省农业科学院为第一完成单位。该研究得到国家自然科学基金（32001901）、国家水稻产业技术体系（CARS-01）等项目资助。