1、第十章 园艺植物(zhw)抗病虫性育种,第一页，共六十四页。,抗病虫育种的意义抗病虫性的类别抗病虫性的鉴定抗病虫品种(pnzhng)的选育,教学(jio xu)重点,第二页，共六十四页。,一、抗病性、抗虫性的概念抗病性：当植物遭受病原菌的侵染后，能产生一种能动(nngdng)的反应，去战胜病原菌的侵染或减轻其危害的能力。抗虫性：寄主植物所具有的能抵御或减轻某些害虫的侵袭和危害的能力，即某一植物品种在相同的虫口密度下，比其它品种获得高产、优质的能力。,第一节 抗病虫育种(y zhng)的意义与特点,第三页，共六十四页。,二、抗病虫育种的意义与作用 1、选育和推广抗病虫品种，可以起到保产的作用。2
2、、选用抗病、虫品种，是一项最经济有效而又简单易行的措施。与化学防治相比，它可以降低生产成本，减轻环境污染(hunjng wrn)，有利于保持生态平衡；投资少，收效大，易于大面积推广。,化学农药,增加成本增加工作强度(qingd)防治为害不彻底污染环境破坏生态平衡,有机食品(shpn)不得使用,第四页，共六十四页。,农药(nngyo)使用状况,全球已经注册的农药800种全球使用量460余万吨/年禁用(jn yn)农药仍在某些国家使用：Erdrin,DDT,Lindane,Aldrin,Chlordane我国农药年用量在120万吨左右，用在农作物、果树、蔬菜等约占95以上。,第五页，共六十四页。,
3、喷施农药时，仅有10-20%的农药附在植物上，40-60%降落在地面、5-30%飘落(pio lu)于空中，造成大气、水体及土壤的污染。农药破坏了农田生态平衡和生物多样性，出现了抗药性害虫；化学农药残留在作物体内形成一定的累积，造成人畜中毒。,第六页，共六十四页。,三、抗病虫育种的特点 核心是寄主植物与寄生物（病虫）之间的关系。1、寄主植物本身的抗病虫遗传特性；2、寄生物（病虫）的致害性遗传特性；3、寄主植物和寄生物（病虫）之间作用关系；4、寄主植物和寄生物（病虫）对环境敏感性。人们不仅要求品种的抗病虫性持久又要求多抗。所以抗病虫育种工作(gngzu)在某种程度上比高产、优质育种更具艰巨性和复
4、杂性。,第七页，共六十四页。,四、寄主和寄生物（病虫）的相互关系1、寄主和寄生物（病虫）的协同进化 寄主植物具有(jyu)一定程度的群体抗病性或抗虫性，以适应寄生物（病虫）这一不利的外界条件；而寄生物（病虫）也会产生一定程度的致病性或致害性，以繁衍其种族，从而形成大体上势均力敌的动态平衡。2、基因对基因学说 寄主植物的抗病（虫）性不仅取决于其自身所携带的抗性基因，还会受对应寄生物基,第八页，共六十四页。,因的影响，即抗性是寄主与寄生物（病虫）双方的基因型互作的结果，但它们也各自有其独立的遗传系统。针对(zhndu)寄主方面每一个垂直抗病基因，在病原菌方面或迟或早也会出现一个相对应的毒性基因。毒
5、性基因只能克服其相应的抗性基因，而产生毒性（致病）效应。在寄主-寄生物体系中，任何一方的每个基因都只有在另一方相应基因的作用下，才能被鉴定出来。,第九页，共六十四页。,第十页，共六十四页。,过去认为基因对基因学说主要是针对主效基因制约的垂直抗性而言，目前认为：在微效基因系统中也可能存在着基因对基因的关系，只是当若干个乃至多个微效基因共同决定着抗病性和致病性时，分化互作很小，难以从试验误差中区分开来而被忽略。同时，就每一个微效基因而(yn r)言，虽然存在着基因对基因的关系，但是其专化性很弱，相对品种对相对小种的定向选择作用也就不大，因而(yn r)小种的组成变化较慢，所以就总的系统而言，抗病性
6、能稳定持久。,第十一页，共六十四页。,上述概念延伸到寄主-昆虫的关系时也同样存在，即当寄主中每有一个主效抗性基因(jyn)时，在昆虫方面便迟早会有一个相应的致害基因。当寄主具有抗虫基因时而昆虫不具有致害基因时，则表现为抗虫；而当寄主具有抗虫基因时，但昆虫具有相应的致害基因时，寄主则是不抗虫的。,第十二页，共六十四页。,第二节 抗病性及其鉴定(jindng),一、病原菌致病性的遗传和变异 不仅与植物本身也与病原菌致病性有关。毒性（或毒力）侵袭力。毒性是指病原菌能克服某一专化抗病基因而侵染该品种的特殊(tsh)能力，属质量性状，又称专化性致病性。侵袭力是指在能够侵染寄主的前提下，,致病性,第十三页
7、，共六十四页。,病原菌在寄生生活(shnghu)中的生长繁殖速率和强度（如潜育期和产孢能力等），属数量性状，它没有专化性。又称非专化性致病性。（一）生理（毒性）小种 同一种病原菌可以分化出许多类型，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，也称为毒性小种。,第十四页，共六十四页。,一般而言，病原菌的寄生性水平（专化性）越高，寄主(jzh)的抗病特异性越强，病原菌的生理小种分化越强（生理小种数目越多）。,第十五页，共六十四页。,生理小种的鉴定方法 鉴别寄主-国际鉴别寄主（标准鉴别寄主）利用一套对一种病原物不同小种抗性反应不同的品种（或抗病基因
8、类型）作为鉴别品种（寄主）。对鉴别寄主的要求：a 鉴别力强 b 病症反应稳定 c 含有不同抗病基因 d 代表性的纯系品种 致病性鉴定的程序(chngx)标样采集、登记、分离保存、致病性鉴定、反应型记载以及结果分析等步骤。鉴定结果分析 结果与文献中描述的已知小种比较，确定其属于哪个生理小种。如与已知的小种都不相同，应深入研究。,第十六页，共六十四页。,（二）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。（三）致病性的变异 1、突变：自发突变频率低，人工诱发突变率则较高。2、有性杂交：小种、变种(binzhng)和种间杂交后的重组。3、体细胞重组：不同生理小种的
9、菌丝联结或芽管结 合，进行核交换或产生核突变，使单个菌丝的细胞或 孢子中含有遗传性质不同的核的现象，叫异核现象。异核融合或交换某些遗传物质，发生基因重组，产生 新基因型的菌丝，叫准（拟）性重组。,第十七页，共六十四页。,二、抗病性的类别、机制和遗传（一）抗病性的类别 1、表现时期：全生育期、苗期、成株期；2、机能：生物学、形态和组织结构、生理生化；3、程度(chngd)：免疫、高抗、中抗、中感、高感；4、遗传：主效基因、微效基因；5、病原菌小种:专化性、非专化性。,第十八页，共六十四页。,6、从遗传方式分类 分质量（单基因，垂直抗病性）和数量遗传的抗病性（多基因，水平抗病性）垂直抗性（小种特异
10、性或专化性抗性）同一寄主品种对病原菌的不同的生理小种具有特异反应或专化反应。特点是抗、感反应表现明显，易于识别。往往受单基因或几个主基因的控制，抗病感病杂交后代的抗性一般按孟德尔遗传规律分离。但抗病性易随病原菌生理小种的变异而丧失，大面积推广易使侵染(qn rn)它的生理小种上升为优势小种。,第十九页，共六十四页。,第二十页，共六十四页。,水平抗病性（非小种特异性或非专化性抗性）寄主品种对各个生理小种的抗性反应大体上接近于同一水平上，即对不同生理小种不具有特异性或专化性抗性反应。具有侵染率低、潜育期长、产孢量少等特点，抗性表现通常不突出。水平抗性作用在于减缓病害的发生速度，推迟发病高峰期的来临
11、时期，从而减少损失。水平抗性受多基因或微效多基因控制。抗病感病的杂种后代分离复杂，难以分类,鉴定困难，且抗性易受环境的影响(yngxing)，因而常被忽略。,第二十一页，共六十四页。,水平(shupng)抗病性示意图,相对(xingdu)病指（感病性）,生理(shngl)小种,第二十二页，共六十四页。,7、从表现形式上分类 避病：感病品种常因某些原因没有受到病原菌的侵染而未发病。抗浸入：当病原菌的侵入或侵入后，寄主可以凭借原有的或诱发的、组织上或生理、生化上的障碍，阻止病原菌的侵入和侵入后建立的寄生关系。角质层或蜡质层、木栓化、钙化等 抗扩展(kuzhn)：当病原菌侵入寄主体内后，会遇到寄主的
12、一系列组织结构、生理生化特性等方面的抑制而难于扩展。厚壁细胞组织、植物防卫素、过敏性坏死。耐病：被病原菌侵染、并发生典型的发病症状，但受害程度较感病品种为轻，损害和影响较小。,第二十三页，共六十四页。,（二）抗病性的机制 1 植物固有(gyu)的抗菌物质 酚类化合物：绿原酸、单宁酸及儿茶酚。多酚氧化酶氧化作用转化为具有较高毒性醌类物质所致。木质素：增强寄主细胞壁抗真菌穿透的结构强度；病原菌不分泌分解木质素的酶类；可限制真菌毒性酶和毒素向寄主细胞扩散；形成酚类前体物质，可钝化真菌的膜结构。,第二十四页，共六十四页。,不饱和内脂：当植物受到病原菌侵染后由于增强了-糖苷酶的活性而释放葡萄糖苷酶，其产
13、物有很大毒性(d xn)。如郁金香苷。有机硫代化合物、皂角类物质及细胞壁水解酶（几丁质酶和-1，3葡萄糖酶）。2 诱导的抗菌物质 植物保卫素：寄主与病原菌互作产生的，能抑制微生物生长。植物保卫素一般是异类黄酮和萜类物质，次生代谢产物，非蛋白。,第二十五页，共六十四页。,免疫信息物质：具有免疫特异性的蛋白。（三）抗病性的遗传 1 主效基因(jyn)遗传 绝大多数的垂直抗性是受单基因或少数几个主效基因控制的，杂交后代的分离基本上符合孟德尔分离比例。基因的显隐性：一般抗病性为显性，感病性为隐性。个别相反。复等位性：每个等位基因或抗不同生理小种或具有不同的表型效应。,第二十六页，共六十四页。,不同抗病
14、基因间的连锁和互作：不同病害抗性基因间连锁，有利于培育兼抗、多抗品种。但如对一种病害的抗性和对另一病害的感病性或不良农艺性状有连锁时，则会增加育种工作的困难。2 微效基因遗传 水平抗性多为微效基因控制的数量性状，属于微效基因遗传，抗性易受环境条件的影响(yngxing)。F2的抗性分离呈连续的正态或偏态分布，有明显的超亲遗传现象。3 细胞质遗传 表现为母系遗传，抗性不分离，具有较高的遗传连续性和稳定性。,第二十七页，共六十四页。,三、抗病性的鉴定(jindng),（一）、抗病性鉴定的方法（田间、室内）无论哪种鉴定方法，鉴定时必须综合控制上述(shngsh)三个方面。,第二十八页，共六十四页。,
15、1 田间鉴定 专设病圃：病圃中均匀地种植感病材料做诱发(yuf)行。人工接种：接种方法因病菌而异。2 室内抗病鉴定 温室鉴定 离体鉴定 组织培养和原生质体培养鉴定,第二十九页，共六十四页。,人工鉴定过程：控制病原物、植物、发病的环境、评价体系(tx)四个方面,第三十页，共六十四页。,抗性鉴定(jindng)方法,第三十一页，共六十四页。,（二）、抗病性分级(fn j)标准和方法 1 定性分级 根据病菌侵染点及周围枯死反应的有无或强弱、病斑大小、色泽等分为免疫、高抗、中抗和高感等级别。多用于病斑型（或反应型、侵染型）、抗扩展的过敏坏死反应型及局部危害植物的一些病害。观察方便，分级简单，可用少量单
16、株。2 定量分级 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班面积占体表面积或病班密度程度）和病情指数来区分。,第三十二页，共六十四页。,抗性的评价(pngji),普遍率/P 病情指数 严重度（病情等级(dngj)株数相应病情等级）病情指数 100（DI）鉴定株数总和最高病情等级 数越小越抗病 根据病情指数分免疫、抗病、耐病、感病,第三十三页，共六十四页。,抗性鉴定举例（了解过程(guchng)和分级标准）,（1）病毒病抗性鉴定（辣椒TMV或CMV）（2）真菌性病害(bnghi)抗性鉴定（黄瓜霜霉病为例）（3）细菌性病害的抗性鉴定（番茄青枯病为例）,第三十四页，共六十四页。,（1）病毒病抗性鉴定（辣椒TMV或CMV）毒液准备 接种(jizhng)培养 调查分级 计算病情指数,第三十五页，共六十四页。,毒液准备：将病叶称重，加少量0.03M磷酸缓冲液研成糊状，再加叶重10倍（TMV）或5倍（CMV）的缓冲液稀释，纱布过滤，滤液作接种毒液。接种：23叶期辣椒幼苗，叶面上喷少量600目金钢砂，手指蘸取毒液，叶面上单向轻轻摩擦24次，几分种后清水(qn sh
