Brown planthopper (Nilaparvata lugens Stal.) (Delphaciedae: family) adaptation to rice resistance genes

Abstract

Hoy día el Brown Planthopper (BPH), Nilaparvata lugens Stål, se ha convertido en una seria amenaza para la producción de arroz asiática. Recientemente, se han identificado 30 genes de resistencia en contra del BPH, sin embargo, únicamente se introdujeron 3 de ellos en las variedades de arroz de IRRI (International Rice Research Institute). Los genes bph1 y bph2 son actualmente ineficientes contra el BPH, pero bph3 es todavía eficaz en Filipinas. En el presente estudio, se determinó los efectos de la adaptación a IR62 (con el gen bph3), de variedades de arroz creadas por IRRI, de la variedad donante de la resistencia (Rathu Heenati) y de diferentes variedades de arroz con otros genes de resistencia (bph4, bph20 (t)) que al igual que el gen bph3, están situados en el cromosoma 6 del arroz. La colonia no adaptada que se utilizó en los bioensayos como test de melaza, supervivencia de las ninfas y desarrollo de las poblaciones de BPH, se vio reducida en IR62 comparando con la variedad susceptible TN1. Sin embargo, la aplicación de nitrógeno incremento la susceptibilidad de IR62. Después de 13 generaciones, las colonias se criaron en la variedad IR62 y se obtuvieron una tasa de alimentación y supervivencia similar en ambas variedades (IR62 y TN1) e incluso en las variedades relativas (IR60, IR66, IR68, IR70, IR72 y IR74). Las tasas fueron más rápidas en colonias adaptadas. Además, la tasa de alimentación y desarrollo de la colonia IR62 adaptada, eran significativamente mayores en las variedades de arroz, Babawee (bph4) y BPH20 (Bph20(t)). Aunque Rathu Heenati y PTB33 continuaban siendo resistentes en contra de la colonia IR62, el resultado se vio comprometido por la adaptación. Estos resultados indican que la adaptación de las variedades con el gen de resistencia bph3 puede conducir a la virulencia en contra de variedades con el mismo gen e incluso, contra variedades con diferentes genes pero que podrían estar relacionados. Las implicaciones de estos resultados discuten las estrategias actuales de manejo de resistencias.

The Brown Planthopper (BPH), Nilaparvata lugens Stål, has re-emerged as a serious threat to rice production in Asia. Currently some 30 resistance genes have been identified and proposed for resistance breeding against BPH. However, to date only three resistance genes have been incorporated into IRRI (International Rice Research Institute) rice varieties. Two of these, bph1 and bph2, are now ineffective against BPH at a regional scale and the third, bph3, is still effective in the Philippines. In the present study, we determined the effects of adaptation to IR62 (containing the bph3 gene) on resistance of, related IRRI rice varieties, the resistance-donor variety (Rathu Heenati) and differential varieties with resistance genes (bph4, bph20 (t)) that are located on the same rice chromosome 6 at bph3 gene. The non-adapted colonies that were used in the honeydew test, nymphal survival and population build up test, were reduced on IR62 compared to the susceptible standard TN1. However, nitrogen application increased the susceptibility of IR62. After 13 generations without introgression of wild caught individuals, BPH reared on IR62 had similar feeding rates and survival on both IR62 and TN1, and on related varieties (IR60, IR66, IR68, IR70, IR72 and IR74). Rates were generally faster than for non-adapted BPH. Furthermore, feeding and development rates on Babawee (bph4) and BPH20 (Bph20(t)) were also significantly higher for IR62- adapted BPH. Although Rathu Heenati and PTB33 remained relatively resistance against IR62-adapted BPH, resistance was compromised by adaptation. These results indicate that adaptation to varieties with bph3 resistance gene can lead to virulence against varieties with the same gene, as well as virulence against varieties with different, but possibly related genes. The implications of these results are discussed the current strategies for resistance management.