抗病虫育种

第十二章抗病虫育种第十二章抗病虫育种第一节抗病虫育种的意义和特点第二节品种的抗病性及其鉴定第三节品种的抗虫性及其鉴定第四节抗病虫品种的选育第一节抗病虫育种的意义和特点一.抗病性、抗虫性的概念二.抗病虫育种意义与作用三.抗病虫育种的特点1.作物的抗病性广义的抗病性：某一作物品种不感染或不发生某一病害，或发生病害，但程度较轻，或产量损失较小。狭义的抗病性：当作物遭到病害侵袭后，能够产生一种能动地反映，去战胜病原菌，或减轻其为害。一抗病性、抗虫性的概念2.作物的抗虫性：寄主植物所具有的能抵御或减轻某些虫害侵袭或危害的能力。即某一作物品种在相同虫口密度下，比其它品种获得高产优质的能力。二.抗病虫育种意义与作用选育抗病虫品种是行之有效的防治措施。1.选育和推广抗病虫品种，可以起到保产的作用。2.与其它防治措施相比，选育抗病虫品种经济有效，简单易行，效果稳定，而且不污染环境，不会造成人、畜中毒。三.抗病虫育种的特点与高产、优质育种相比，具有以下特点：①了解作物本身的遗传特性；②了解病原菌或害虫的遗传特性；③了解作物和寄生物之间的相互作用；④了解作物和寄生物对环境的敏感性。第二节品种的抗病性及其鉴定一.病原菌致病性的遗传与变异二.作物抗病性的类别、机制和遗传三.作物抗病性鉴定一.病原菌致病性的遗传与变异1.病原菌的致病性：病原菌危害寄主引起寄主病变的能力。在抗病育种中:病原菌侵染某一特定品种，并在其上生长、繁殖的能力。致病性常表现在毒性和侵染力两个方面毒性：病原菌能克服某一品种的专化抗病基因，侵染这个品种的能力。侵染力：病原菌在侵染寄主的前提下，病原菌在寄主中生长繁殖的速度和强度。植物病理学上，把种内或变种内由一种生物型或一群生物型所有组成的能侵染某个特定作物品种的病原菌群体称为生理小种。2.病原菌的生理小种（毒性小种）3.生理小种的鉴定与鉴别寄主用一套抗病能力不同的作物品种来区分，这套品种成为鉴别寄主。对鉴定寄主的要求：①鉴别力强，②病症反应稳定，③具有不同的抗病基因，④是有代表性的纯系品种。优势小种：小种分化明显的病原菌群体，它是由若干毒性不同的小种组成，其中比例较大的小种，称为优势小种。其余的为次要小种。小种组成：组成病原菌群体的各个小种的种类和比例。4.生理小种的消长随着作物品种、自然、栽培条件而变化。当生产上大面积推广某一品种时，就会对当时的病原菌群体产生一种选择压力，这种压力筛选的结果，造成生理小种组成比重发生变化。优势小种和次要小种的消长感染这个品种的生理小种就逐渐繁殖，积累，传播，数量逐渐增大，成为优势小种，因此，这个品种就成为这个生理小种的哺育品种。而原来的优势小种，由于失去了最优的寄主条件，就转为次要小种。当感染哺育品种的小种上升到绝对优势时，这个品种就会丧失抗病性。5.致病性的遗传对真菌病害的遗传研究认为，毒性为单基因隐性遗传。侵染力是多基因遗传。6.致病性变异致病性变异的原因：①突变②有性杂交③体细胞重组④适应性变异二.作物抗病性的类别、机制和遗传1.作物抗病性的类别全生育期抗病性从抗性的表现时期苗期抗病性成株期抗病性生物学抗病性从抗性机能形态和组织结构抗病性生理生化抗病性避病耐病从表现形式抗病感病免疫高抗从抗性程度中抗中感高感从抗性的遗传主效基因（单基因、寡基因）抗性微效基因（多基因）抗性从病原菌小种专化性或特异性小种专化性抗性小种非专化性抗性垂直抗性从寄主与小种的关系水平抗性（1）避病感病品种由于某些原因不能受到病原菌的侵袭，未发病。（2）抗病①抗侵入当病原菌侵入寄主前，寄主可以凭借某种障碍，阻止病原菌侵入，或侵入后难以建立寄主关系。2.抗病性的机制②抗扩展当病原菌侵入寄主体内后，会遇到寄主的抑制，难以扩展。主要表现：潜育期长，病斑少而小，病斑扩展慢，产孢量低。抗扩展的机制：﹡厚壁细胞组织，木栓化组织，胶质层等﹡产生植物保卫素，或者钝化病原菌外酶，或中和致病毒素﹡过敏性坏死（3）耐病（tolerance）当一个品种对某一病害充分感染时，产量损失较小。耐病性不会因小种变异而丧失，但种植耐病品种，会繁殖出大量菌源，对邻近地区会造成一定威胁。（1）抗性的特点垂直抗病性（小种特异性抗病性，小种专化性抗病性）：对于某些生理小种高度抵抗，对另一些生理小种高度感染。即同一寄主品种对同一病菌的不同生理小种具有“特异”反应或“专化”反应。3.垂直抗病性和水平抗病性水平抗病性（小种非特异性抗病性，小种非专化性抗病性）：对不同生理小种没有专化反应或特异反应，对各种生理小种的反应大体在一个水平上波动。（2）抗性的表现形式垂直抗病性：往往是过敏性坏死型，反应表现明显，易于识别。水平抗病性：过敏性坏死以外的多种抗性，表现不突出，大多为中度水平。（3）抗性的作用垂直抗病性：使病原菌无法寄生或发展。水平抗病性：减缓病害发展速度，推迟发病高峰来临的时间。（4）抗性的遗传垂直抗病性：单基因或少数基因决定质量遗传。水平抗病性：受微效多基因决定的数量遗传。（5）抗性的利用垂直抗病性：易于识别利用，但容易丧失抗性。水平抗病性：不易识别利用，但抗性稳定。5.抗病性的遗传抗病性遗传的研究方法（1）遗传行为观察与基因分析观察F1、F2、F3及回交后代抗病性的分离比率。针对寄主方面,每一个垂直抗病基因，在病原菌方面或早或迟也会发现一个相对应的毒性基因。毒性基因只能克服相对应的抗性基因而产生毒性效应。在寄主—寄生物系统中，任何一方的上述基因，都只有在对方相对应基因的存在下，才能被鉴别出来。（3）“基因对基因”学说（Flor1956）三.作物抗病性鉴定1.控制发病条件①利用自然病圃②建立人工病圃，人工接种诱发①田间鉴定和温室鉴定②成株鉴定和苗期鉴定③离体鉴定2.鉴定的方法3.鉴定标准和记载方法反应型：根据侵染点及周围枯死反应的有无或强弱、病斑大小、色泽、产孢量的多少，把病斑分为免疫、高抗至高感等。普遍率：局部病害侵染植株或叶片的百分率。严重度：平均每一病叶或每一病株上的病斑面积占表面积的百分数。ΣXaX1a1+X2a2+……Xnan病情指数=———=————————————×100nΣXnTX0X1…..Xn普遍率a0a1……an病情等级0不发病n最高级T调查总数第三节品种的抗虫性及其鉴定一.抗虫性的类别、机制和遗传二.抗虫性的鉴定一.抗虫性的类别、机制和遗传1.抗虫性的类别免疫按抗虫性的程度分为高抗低抗易感高感寄主避免按抗虫性的机能分诱导抗虫性逃避寄主避免寄主以相当快的生长发育速度，渡过最易被害虫侵害的时期，避免受害。诱导抗虫性通过专门措施，改变土壤水分和肥力水平，使植株暂时增加抗性。逃避寄主具备短暂的条件，偶然无害虫栖息。不选择性按抗虫性的机制分抗生性耐害性不选择性作物品种本身具有某些形态或生理特征特性，表现出对某些害虫具有拒降落、拒取食、拒产卵和栖息的特性。抗生性寄主作物体内含有毒素或抑制剂；或缺乏昆虫生长发育所需要的营养物质，致使昆虫取食后幼虫死亡；或发育和繁殖受到影响。耐害性一些作物品种遭受虫害后，仍然能够正常生长发育，在个体或群体水平上表现出一定的再生或补偿能力，不至于大幅度减产。按寄主害虫的专化性和非专化性分垂直抗性水平抗性综合抗性和多抗性按不同生育时期的表现分苗期抗性成株期抗性（1）植物形态学抗虫性棉花茎叶上有毛和多毛的品种抗棉蚜、红蜘蛛、蓟马；光叶无毛的品种抗棉铃虫、红龄虫。2.抗虫性的机制（2）植物解剖学抗虫性细胞壁厚、木质化程度高、组织坚硬的害虫难以侵入或取食。（3）植物生理生化特性抗虫性棉株中的棉酚含量高，抗棉铃虫、红龄虫、蚜虫。3.抗虫性的遗传单基因抗性少基因抗性多基因抗性细胞质抗性二.抗虫性的鉴定鉴定方法：1.田间鉴定①在大面积感虫作物中设置试验②在测试材料中，套种感虫品种③种植诱虫田，利用引诱作物或诱虫剂，把害虫引进鉴定试验。④用特殊的杀虫剂，控制其他害虫或天敌，而不杀害测试昆虫，维持适当害虫群体。2.室内鉴定：温室、实验室、生长箱第四节抗病虫品种的选育一.抗源收集二.抗病品种选育方法三.抗病育种中的若干问题一.抗源收集1.从本地区、本国生产上用过的品种或正在推广的品种中收集。2.从作物起源中心及病害常发区去收集，从抗病育种工作较好国家或地区去收集。3.从育种的后代材料筛选鉴定。4.从近缘种属植物中去收集二.抗病品种选育方法1.引种2.选择育种3.杂交育种抗病育种亲本选配（1）在利用垂直抗性的抗源时，一般力求选用抗病程度最高的作为抗病亲本。（2）抗病亲本的抗性稳定，能抗较多的生理小种。（3）抗病性受少数基因控制，最好选用与当时推广品种抗源不同的品种。（4）在优良抗源中,优先使用农艺性状好的品种，避免有害性状的链锁。（5）为了综合多个不同的主效抗性基因于一体，实现多项育种目标要求，可采用复合杂交方法。杂交后代的选择（1）使用抗病性遗传复杂的亲本时，杂种群体要大。（2）因抗病性有显隐性之分，在F1不要轻易淘汰组合。4.回交法5.轮回选择及双列选择交配法选育由多基因控制的、抗多种病害的品种异花授粉作物可采用轮回选择法。自花授粉作物可采用双列选择交配法。轮回选择法①选用若干个具有水平抗性的亲本系，随机互交，混合授粉，繁殖成综合品种群体。②从中选出若干优株自交。③自交后代按病害类别分成几份，分别种植，接种鉴定，从中再选择具有多抗性的10～20个优系，再互交，混合授粉，组成第一轮改良的多抗群体。④在第一轮的基础上，按上述程序进行第2、3...轮的选择。双列选择交配法①将一系列中度抗性亲本进行各种可能的双列杂交。②将所得到的F1再进行所有可能的双列杂交。③在双交F1后代中，选择抗性高于各亲本的植株，再彼此间杂交，如此杂交、选择、再杂交，一直进行若干轮回，直到把不同来源的微效抗性基因积累起来。6.远缘杂交7.诱变育种8.生物技术三.抗病育种中的若干问题1.品种抗病性与丰产优质的结合问题2.主要病害与次要病害的兼抗问题3.品种抗性的保持问题品种抗性丧失的原因：①病原菌发生变异②品种抗性基因使用不当如何保持品种抗性稳定与持久（1）抗源的合理利用①抗源轮换②抗源多样化③抗源合理布局（2）抗源聚集，即选育聚合品种（3）应用多系品种（4）利用水平抗性的品种