褐飞虱（Nilaparvata lugens Stal.,BPH）是水稻（Oryza sativa L.）的专食性害虫。在褐飞虱与水稻长期的攻击与反击的竞争过程中,二者形成了一种协同进化关系。水稻为了抵御褐飞虱的取食而进化出抗虫性,而褐飞虱则产生新的生物型来克服水稻抗性,水稻反过来又产生出新的抗性形式来对抗新的褐飞虱生物型。阐明水稻抗褐飞虱基因形成与进化的机制和水稻抗虫反应的分子机理,对于褐飞虱这一重大农业害虫的持续治理具有重要意义。目前国际上已经定位了30多个抗褐飞虱主效基因,这些基因主要集中在水稻第4、6和12号染色体上,形成一个个抗虫基因簇（cluster）.尤其在12号染色体长臂上更是聚集了8个由不同研究者分别独立发现并定位的抗褐飞虱主效基因。这些基因簇上基因间的关系引起了广大研究人员的兴趣,但是鉴于已克隆的抗褐飞虱基因太少,不同品种水稻序列未知,使得鉴定工作很难进行。本研究在本实验室定位克隆出12号染色体长臂上抗褐飞虱基因BPH9的前提下,对12号染色体上的抗褐飞虱基因进行测序分析,发现包括之前报道最早、应用最广的BPH1在内的8个抗褐飞虱基因,它们都是BPH9位点的不同或相同等位形式,于是我们将这个位点命名为BPH19。具体可以分成四种等位型：BPH1/9-1, BPH1/9-2,BPH1/9-7,BPH1/9-9.其中BPH1/9-1包括BPH1,BPH10,BPH18, BPH21:BPH1/9-2包括BPH2和BPH26;BPH1/9-7包括BPH7;BPH1/9-9包括BPH9。进一步对117份材料此位点编码区的序列分析检测到了520个核酸多态性位点和21种单倍型。在籼稻和粳稻中,此位点出现明显分化,粳稻群体中核酸多态性很低（π-=0.00081,0=0.00313）,都是编码一个提前终止的蛋白。对导致提前终止的突变位点（2041位T）的分析发现在水稻近源物种李氏禾和野生稻中此位点都是G,说明具有全长蛋白的形式是更古老的形式。当它突变成T后具有更好的适应性并最终固定在这个亚群中。粳稻群体的Tajima’s D,Fu and Li’s D和Fu andLi’s F都呈显著性负值。说明纯化选择或者群体扩张发生在粳稻群组中。四种抗性等位形式都在籼稻群体中,且籼稻群体中核酸多态性较高,Tajima’s D,Fu and Li’s D和Fu and Li’s F值都是显著大于0,说明这个群体的BPH1/9位点存在明显的平衡选择。对结构域对应编码区的分析发现LRR区核酸多态性远高于其他结构域（π=0.07928,0=0.05131）。同时,比较各抗性等位型的序列也发现他们之间的差异也主要集中在LRR结构域,说明LRR结构域可能参与对褐飞虱效应子的特异识别。对BPH9的研究发现,激素在水稻对抗褐飞虱中发挥重要作用。而激素之间往往是交互影响形成一个信号网络,为了比较抗感褐飞虱水稻以及含有不同抗虫基因的水稻中激素变化的差异,我们进行了全面系统的抗虫激素组分析：以含BPH6和BPH9的9311背景的近等基因系（NIL-BPH6和NIL-BPH9）以及对照9311为材料,同时测定了褐飞虱取食前后8个不同时间段的,包括水杨酸（SA）、茉莉酸（JA）、赤霉素（GAs）、生长素（IAA）、脱落酸（ABA）、细胞分裂素（CKs）和油菜素内酯（BRs）在内的植物体内的七大类激素总共26种。结果显示,在NIL-BPH6中,含量上调显著的有SA、JA、JA-Ile和CKs。在NIL-BPH9中,显著上调的有SA、JA口JA-Ile,说明这些激素在两个抗性品种中可能发挥主要作用,同时也说明两个抗性基因介导的抗性机制有所不同。其他各激素在含量上呈现高度正相关性,尤其在抗性水稻品种中。同时我们还发现抗性品种对褐飞虱取食反应速度快,反映在激素含量在褐飞虱取食1h后即发生变化,而感性品种9311不仅变化不大,有变化的激素发生时间也多在褐飞虱取食48h以后。结合SA和JA含量的变化以及调控基因的变化,并通过对突变体pal和cpm2的研究。我们提出SA与JA在水稻中互作的模型,即正常水平含量时二者为协同关系,含量变化也有较高正相关性,但当一方含量升高到一定程度时会表现出拮抗的关系,具体表现为二者含量的相互抑制。同时我们还对BPH6在日本晴（Nipponbare）背景下的近等基因系以及日本晴本身进行了转基因,包括抑制其SA和JA的合成,以及CK应答调控因子OsRR6的启动子接GUS以此来研究这三类激素在BPH6介导的抗性及基础抗性中的作用,目前已拿到T1代转基因苗。对BPH1/9位点的等位变异研究结果将为应对褐飞虱新生物型的变异提供理论指导,后续对该位点其他抗性等位型的挖掘及已有等位型的改造将有助于培育持续有效的抗虫品种。抗感水稻品种在褐飞虱取食前后的抗虫激素组分析为阐明水稻中各激素间的交互联系以及不同抗褐飞虱基因的抗性机理奠定了基础。