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Biotypes of the brown planthopper Nilaparvata lugens (Stål) and strategies in deployment of host plant resistance
Published online by Cambridge University Press: 19 September 2011
Abstract
Resistant rice varieties have proved to be highly effective against the brown planthopper Nilaparvata lugens (Stål), but their long-term stability is threatened because of the evolution of prolific biotypes. At present, identification of biotypes is based principally on the differential reactions of host rice varieties to pest in greenhouse screenings and in field plantings of test nurseries at many locations. So far, three N. lugens biotypes that attack different rice varieties have been identified in the Philippines. Biotype 1 can survive on and damage only those varieties that do not carry any genes for resistance. Biotype 2 can thrive on varieties carrying Bph 1 resistance gene and on those susceptible to biotype 1. Biotype 3 can infest and destroy varieties having bph 2 resistance gene and those susceptible to biotype 1. However, none of these biotypes is capable of damaging varieties with Bph 3 and bph 4 genes for resistance, and the variety Ptb 33 carrying two unidentified genes is resistant to almost all known biotypes. Recently, a population of N. lugens was found thriving on the common weed grass Leersia hexandra Swartz on the IRRI farm and in some locations in Luzon, Philippines. This biotype does not survive on rice.
Several varieties which are resistant in the Philippines are susceptible in India and Sri Lanka because the South Asian biotypes of N. lugens are more virulent than the Southeast Asian biotypes. To monitor the pest biotypes in different geographical regions and to identify new sources of resistance, an International Rice Brown Planthopper Nursery (IRBPHN) has been established in many cooperating Asian countries.
Biotypes can also be differentiated by studying their behavioural and physiological responses to plants of known genotypes. Distinctive differences can be observed in insect feeding, growth, longevity, fecundity, oviposition and population increase on differential varieties and relative susceptibility or tolerance for hosts' allelochemics. Recent investigations of the existence of subtle morphological, cytological, and electrophoretic differences among N. lugens biotypes and results of hybridization experiments strongly complement other methods of biotype identification.
The evolution of biotypes is a complex process that is governed by the interactions of the genetic and other biological characteristics of the pest populations and the genetic makeup of cultivated varieties. While the strategy of sequential release of varieties with major resistance genes has been fairly successful, the monogenic nature of those varieties makes them vulnerable to the development of virulent pest biotypes. Therefore, present breeding endeavors envisage use of both major and minor resistance genes for effective pest suppression.
Résumé
La résistance variétale du riz contre la cicadelle brune Nilaparvata lugens (Stål) est très efficace, mais sa stabilité à long terme est menacée du fait de l'évolution rapide de ce parasite prolifique. L'identification de biotypes est fondée principalement sur les réactions d'un matériel végétal dit“differentiel” à l'infestation par le parasite, dans les serres de criblage ou dans des cultures en champs en de nombreux sites. Jusqu' à présent, on a pu identifier trois biotypes de N. lugens aux Philippines. Le biotype 1 ne peut survivre et causer des dégats que sur les variétés sans gène de résistance. En comparaison, le biotype 2 peut aussi attaquer les variétés possédant le géne de résistance Bph 1 et le biotype 3 peut aussi attaquer les variétés portant le gène de résistance bph 2. Les variétés porteuses des gènes de résistance Bph 3 et bph 4 sont resistantes à ces trois biotypes, et la variété Ptb 33, porteuse de 2 gènes de résistance non identifiés, est résistante à presque tous les biotypes connus. Récemment, une population de N. lugens se développant sur l'adventice Leersia hexandra a été observée à la ferme de l'IRRI et dans d'autres sites de Luzon, aux Philippines. Ce biotype ne survit pas le riz.
Plusieurs variétés résistantes aux Philippines sont sensibles en Inde et à Sri Lanka; les biotypes d'Asie du Sud sont plus virulents que les biotypes d'Asie du Sud-Est. Un réseau international (International Rice Brown Planthopper Nursery—IRBPHN), auquel participent de nombreux pays d'Asie, a été mis sur pied pour faciliter la reconnaissance des biotypes ainsi que l'identification de nouvelles sources de résistance végétale.
Les biotypes peuvent aussi être différenciés grâce à leurs réponses comportementale et physiologique a différents génotypes végétaux. Des différences sont observées quant à la consommation, la croissance, la longévité, la fécondité, l'oviposition et la croissance de la population sur les variétés différentielles, et à la sensibilité relative, ou la tolérance, aux substances allélochimiques produites par les plantes nôtes. Certains aspects de la morphologie, la cytologie ou la composition isoenzymatique des biotypes ainsi que les résultats d'hybridations entre biotypes se sont récemment ajoutés aux autres méthodes d'identification des biotypes.
L'évolution des biotypes est un processus complexe déterminé par les interactions entre les caractéristiques ainsi que d'autres caractéristiques biologiques des populations du parasite et la constitution génétique des variétés cultivées. Alors que la stratégie de production périodique de variétés porteuses de gènes de résistance majeurs a donné des résultats assez satisfaisants, il reste que la nature oligogénique de la résistance de ces variétés les rend vulnérables au développement de biotypes virulents. Aussi, les efforts actuels des sélectionneurs visent à cumuler génes majeurs et génes mineurs pour une lutte efficace contre ce parasite.
Keywords
- Type
- Section II: Factors influencing the expression and stability of host plant resistance
- Information
- International Journal of Tropical Insect Science , Volume 6 , Special Issue 3: Host Plant Resistance and its Significance in Pest Management , June 1985 , pp. 271 - 289
- Copyright
- Copyright © ICIPE 1985
References
REFERENCES
- 15
- Cited by