作物抗病育种.ppt

四川省高等教育人才培养质量和教学改革项目精品课程课件,第六章 作物抗病育种,第一节 病原物的致病性和寄主的抗病性 第二节 抗病性的鉴定 第三节 抗病虫育种的特点 第四节 抗病虫品种的选育及利用,四川省高等教育人才培养质量和教学改革项目精品课程课件,抗病育种是以选育抵抗某种病害的良种为主要目标的育种工作。抗病育种工作主要有：,水稻白叶枯病,小麦赤霉病 左:病穗;右:正常麦粒与病麦粒,四川省高等教育人才培养质量和教学改革项目精品课程课件,抗病育种工作主要有：,小麦的条锈病:左:叶片上的夏孢子;中:叶片上的冬孢子;右:叶鞘上的夏孢子,水稻白背飞虱,小麦白粉病:左:病;中:病穗;右:田间症状,稻蓟马,四川省高等教育人才培养质量和教学改革项目精品课程课件,玉米大小斑病,玉米小斑病植株,甘薯黑斑病 1.病薯长出病苗 2.病苗的 病部放大 3.病薯剖面,马铃薯晚疫病 1-2.病叶 3.病薯 4.病薯切面,棉花黄萎病,水稻稻瘟病,四川省高等教育人才培养质量和教学改革项目精品课程课件,水稻白叶枯病田间为害状,水稻黄矮病 1.病株 2.病叶前期 3.病叶后期 4.黑尾叶蝉（传毒昆虫）,水稻纹枯病,玉米丝黑穗病 1.玉米雄穗上的症状 2.玉米雌穗上的症状,玉米纹枯病田间为害状,油菜菌核病,四川省高等教育人才培养质量和教学改革项目精品课程课件,小麦杆锈病,小麦叶锈病夏孢子堆,麦圆蜘蛛,长腿蜘蛛,小麦腥黑穗病,棉花枯萎病,一、病原物的致病性,四川省高等教育人才培养质量和教学改革项目精品课程课件,第一节 病原物的致病性和寄主的抗病性,(一)致病性 包括毒性(或毒力virulence)和侵袭力(aggressivenese)两个方面。毒性指的是病原菌能克服某一专化抗病基因而侵染该品种的特殊能力。因某种毒性只能克服其相应的抗病性，所以又称为专化性致病性(specific pathogenecity)。如稻瘟病菌小种研5333对水稻品种露明有毒性，小种研5420对水稻品种爱知旭有毒性。 侵袭力是指在能够侵染寄主的前提下，病原菌在寄生生活中的生长繁殖速率和强度(如潜育期和产孢能力等)，是一种数量性状，它没有专化性，即不因品种而异，故又称非专化性致病性(non-spe- cific pathogenecity)。,(二)生理(毒性)小种 同一种病原菌可以分化成许多类型，不同类型之间对某一品种的专化致病性有明显差异，这种根据病原菌致病性差别划分出的类型，就是生理小种(physiological race)，也称毒性小种。,生理小种的概念在植物病理学上是很重要的基本概念之一，为了培育抗病品种，需要知道威胁生产的重要病原物存在哪些生理小种?其毒性如何? 这些小种在自然界发生的频率，地理分布年分变化如何等等，都是生产中迫切需要了解和解决的问题。,四川省高等教育人才培养质量和教学改革项目精品课程课件,(三)生理小种的变异 生理小种的变异包括两个不同的概念。一是原有生理小种的致病能力发生了变化，二是出现了新的生理小种。,(四)生理小种组成的变化与品种抗病性的丧失 组成病菌群体的各个小种的种类及其比例，称为小种组成。其中数量比例最大的一个或二、三个，称为优势小种。其它称为次要小种。,小种组成主要决定于生产上寄主品种的组成，对于高级寄生菌来说尤其如此。某个小种要能上升为优势小种，必须有最适于它寄生繁殖的品种大量种植，这种品种称为该小种的“哺育品种”。,四川省高等教育人才培养质量和教学改革项目精品课程课件,每当一个新的抗病品种大量推广后，病菌方面就有相应的新小种产生和流行，并导致抗病品种的抗性“丧失”。从上可知，抗病品种只能是相对的，它只能抗某些病害的某些生理小种，一旦生理小种发生变化，它的抗性也随之丧失，因而抗病育种工作也必须坚持不懈地进行，不断选育出新的抗病品种和采取有效的措施保持品种的抗病性。,四川省高等教育人才培养质量和教学改革项目精品课程课件,(五)生理小种的鉴定 从鉴定水稻稻瘟病的生理小种来看，大体作法是在水稻生长季节，从广大稻区采取稻瘟病标准样本。采样范围和数量，因工作单位所负责的地区和人力而定。采样时应选择有代表性的地区和品种。标准样本采回后应进行纯化和单孢分离，繁殖为单孢菌系，把每个标准样本菌丝接到一套鉴别品种上。最后根据它们在鉴别品种上的反应，定出标准样本是什么生理小种。综合同一年内各地区生理小种鉴定的结果，可以看出生理小种的组成、分布情况。根据多年多点鉴定结果，可以知道生理小种组成的消长动态和流行规律，以便在制定育种目标和选配抗病亲本时，可以明确应当针对哪些生理小种。,四川省高等教育人才培养质量和教学改革项目精品课程课件,二、寄主的抗病性,抗病性的类型和作用,抗病性的类型：感病、抗病、免疫、耐病、避病、抗侵入、抗扩展 。 植物受病原物侵染后，发病程度从严重发病至完全不发病可以有很大的差别。发病的称为感病。发病重的称为严重感病。发病轻的称为抗病或中度抗病。发病很轻的称为高度抗病。不发病或观察不到可见的症状的称为免疫；避病在很多情况下植物没有发病或者发病较轻，不是因为植物具有抗病性，而是因为植物没有受到病害的侵染，或条件不利于发病；对于表皮侵入的真菌，角质层厚的就可抗侵入。如稻瘟病菌易于从叶片的运动细胞处侵入，因为运动细胞壁外部开始时只有一层果胶层，而其木质化的速度也比较迟缓，但其他表皮细胞壁从开始就已经木质化。随着叶龄的增长，不仅运动细胞壁木质化，而且在表皮细胞之外，又增加了硅酸层，从而增强了对稻瘟病和胡麻叶斑病的抵抗力；抗扩展当病原侵入寄主后可以在侵入点限制和孤立病原，减少或排除由病原产生的有毒物质，阻止它进一步的发展。,四川省高等教育人才培养质量和教学改革项目精品课程课件,四川省高等教育人才培养质量和教学改革项目精品课程课件,抗病性的分类,垂直抗病性 即寄主品种的抗病性与病原物小种的毒性之间有无特异的相互作用，这种抗病性称为垂直抗病性。它对病原物的某个或某些小种能抵抗，但对另一个或另一些小种则不能抵抗。,水平抗病性 即寄主和病原物间没有特异的相互作用称为水平抗病性。它对病原物的多种小种都是能抵抗的。,三、抗虫性机制,（一）不选择性(拒虫性、排趋性、无偏嗜性) 某些作物品种本身具有某些形态和生理等特征特性，表现出对某些害虫具有拒降落、拒取食、拒产卵和栖息等特性。,（二）抗生性(antibiosis) 某些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一些特定的营养物质(如维生素、糖、氨基酸等)，致使害虫取食后，其幼龄若虫或幼虫死亡；或发育和繁殖受到有害影响的特性。,耐害性 有些作物品种遭受虫害后，仍能正常生长发育，在个体或群体水平上均表现出一定的再生或补偿能力，不致大幅度减产的特性。,四川省高等教育人才培养质量和教学改革项目精品课程课件,四、抗病虫性鉴定,在种质资源的抗病虫性鉴定或进行作物抗病虫性遗传规律研究时，以及育种中间材料的抗性鉴定时，都要对植株的群体或个体水平进行抗病虫性鉴定。根据寄主和病虫害的种类以及抗性和致害性变异程度，选择适当规模的寄主群体、合适的寄主生长条件以及合适的菌(虫)源，保持接种后环境条件的稳定和合适的抗性鉴定指标。,四川省高等教育人才培养质量和教学改革项目精品课程课件,(一)田间鉴定 自然发病条件下的田间鉴定是鉴定抗病虫性的最基本方法，尤其是在病虫害的常发区，进行多年、多点的联合鉴定是一种有效的方法。,1抗病性的田间鉴定 一般在专设病圃中进行，病圃中要均匀地种植感病材料作诱发行，对病原菌生理分化程度较高的病害，最好用对各生理小种易感的材料混合种植作为诱发行。,2抗虫性的田间鉴定 一般在大面积感虫作物或感虫品种中设置抗虫性试验，通过在测试材料中，套种感虫品种；或种植诱虫田，利用引诱作物或诱虫剂把害虫引进试验材料田；也可以用特殊的杀虫剂控制其他害虫或天敌，而不杀害测试昆虫，以维持适当的害虫群体等等。,四川省高等教育人才培养质量和教学改革项目精品课程课件,(二)室内鉴定 为了不受季节及环境条件的限制，加快遗传育种研究工作进程，在以田间鉴定为主的前提下，也可利用温室进行活体鉴定或实验室离体鉴定。它有利于控制特定小种和防止危险性病原菌在田间的扩散。,1抗病性的室内鉴定 在温室鉴定时，必须进行人工接种，为了获得准确的鉴定结果，要注意光照、温度、湿度的调控，使寄主的生长发育正常，保证有最适于发病的环境条件，有利于病原菌孢子萌芽侵入。接种量既要保证充分发病，又不要丧失其真实抗病性。温室鉴定一般只有一代侵染，不能充分表现出群体(抗流行)的抗病性。 离体鉴定是室内鉴定的一种，用植株的部分枝条、叶片、分蘖和幼穗等进行离体培养并人工接种，可鉴定那些在组织和细胞水平表现出抗病性的病害。,四川省高等教育人才培养质量和教学改革项目精品课程课件,2抗虫性的室内鉴定 有一些害虫在田间不一定年年能达到或保持最适的密度，而且同种昆虫的不同生物型在田间分布没有规律，难以使不同昆虫个体在龄期和其他生物学特性方面达到一致，为了使鉴定工作更准确，除进行田间鉴定外，必须进行室内鉴定。 抗虫性的室内鉴定工作主要在温室和生长箱中进行，依植物和昆虫种类及研究的具体要求而定，相对于田间鉴定方法，室内鉴定的环境易于人为控制，因此精确度高，也易于定量表示，尤其是某些指标在田间鉴定时是很难掌握的，如利用害虫的虫粪等作为抗虫性鉴定指标时。室内鉴定法特别适用于苗期为害的害虫以及研究作物抗虫性机理和遗传规律时。,第二节 抗病性的鉴定,一、病圃的设置 二、人工接种 三、环境调节 四、田间设计 五、感抗对照的设置 六、常用的鉴定方法 七、病情调查方法及抗病性分级标准,四川省高等教育人才培养质量和教学改革项目精品课程课件,第三节 抗病虫育种的特点,作物抗病虫育种与高产、优质育种相比有着明显的特点，它不仅与作物本身的遗传特性有关，而且与寄生物或有害生物(病原菌或害虫)的遗传，作物与寄生物之间的相互作用以及两者对环境的敏感性等有关。寄主植物的抗病性或抗虫性，与植物的其他性状不同，其表现型如抗病虫、感病虫或其他中间类型，并不只是决定于植物本身的基因型，还会受到相应寄生物基因型的影响，是寄主和寄生物双方基因型在一定环境条件下相互作用的结果,四川省高等教育人才培养质量和教学改革项目精品课程课件,第四节 抗病虫品种的选育及利用,一、抗源的收集和创新 二、选育抗病虫品种的方法,四川省高等教育人才培养质量和教学改革项目精品课程课件,选育抗病虫品种的方法,引种 选择育种法 杂交选育法 回交转育法 远缘杂交 诱变育种 生物技术 多系品种 轮回选择及双列选择交配法 抗性品种的利用策略 抗源轮换 抗源聚集 抗源合理布局 应用多系品种或混合品种,四川省高等教育人才培养质量和教学改革项目精品课程课件,