1、第十二章第十二章 抗病虫育种抗病虫育种 马铃薯晚疫病马铃薯晚疫病 小麦条锈病小麦条锈病 一一 抗病虫育种的意义与作用抗病虫育种的意义与作用 1 1 抗病性、抗虫性的概念抗病性、抗虫性的概念 （1 1）抗病性抗病性：农作物某品种对某种病害不感染：农作物某品种对某种病害不感染或感染程度较轻，生长发育和农艺性状受害较或感染程度较轻，生长发育和农艺性状受害较小，可称具有抗病性。小，可称具有抗病性。（2 2）抗虫性抗虫性：指寄主植物所具有的能抵御或减：指寄主植物所具有的能抵御或减轻某些害虫的侵袭或危害的能力。轻某些害虫的侵袭或危害的能力。抗虫玉米抗虫玉米 抗虫向日葵抗虫向日葵 2 抗病抗病虫育种的意义与
2、作用虫育种的意义与作用 （1）抗病抗病虫育种是防治作物病虫害的主要虫育种是防治作物病虫害的主要 方法。方法。（2 2）比其他防治病害的方法经济有效、简单易）比其他防治病害的方法经济有效、简单易 行、效果稳定，而且也没有药剂引起的公害。行、效果稳定，而且也没有药剂引起的公害。目目前前，抗病育种的主要对象抗病育种的主要对象是流行性强是流行性强的气传病害的气传病害，如小麦条锈病如小麦条锈病、白、白粉病粉病，水稻水稻稻瘟病、稻瘟病、白叶枯白叶枯病病，玉米大小斑病等玉米大小斑病等；顽固顽固的土传病的土传病害，害，如小麦赤霉病、根腐病、全蚀如小麦赤霉病、根腐病、全蚀病病，棉花棉花枯枯、黄萎病、黄萎病、玉米
3、丝黑穗病玉米丝黑穗病，以及以及用其它方法很难防治的病害用其它方法很难防治的病害，如小麦红、黄如小麦红、黄矮病矮病，马铃薯各种病毒病等。马铃薯各种病毒病等。小麦根腐病小麦根腐病 小麦白粉病小麦白粉病 水稻稻瘟病水稻稻瘟病 水稻白叶枯病水稻白叶枯病 3 抗病虫育种的特点抗病虫育种的特点 抗病虫育种不仅与作物抗病虫育种不仅与作物本身的遗传特性本身的遗传特性有关，而且与有关，而且与寄生物或有害生物的遗传寄生物或有害生物的遗传，作，作物与寄生物之间的物与寄生物之间的相互作用相互作用以及两者以及两者对环境对环境的敏感性的敏感性等有关。等有关。寄主植物和寄生物之间具有寄主植物和寄生物之间具有协同进化协同进化
4、的的关系。关系。作物作物 环境环境 病原物病原物 作物、病原物及环境之间的关系作物、病原物及环境之间的关系 4 基因对基因学说基因对基因学说 针对寄主方面每一个垂直抗病基因，在病针对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原菌方面或迟或早也会出现一个相对应的毒性基因；基因；毒性基因只能克服其相应的抗性基因，毒性基因只能克服其相应的抗性基因，而产生毒性（致病）效应；在寄主而产生毒性（致病）效应；在寄主寄生物体寄生物体系中，任何一方的每个基因都只有在另一方相系中，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。应基因的作用下，才能被鉴定出来。二二
5、作物抗病虫性的类别与机制作物抗病虫性的类别与机制 1 1 病原菌致病性及其变异病原菌致病性及其变异 (1)(1)致病性：致病性：a a 毒性毒性（virulence）：指的是病原菌能克服某：指的是病原菌能克服某一专化抗性基因而侵染该品种的特殊能力，是一专化抗性基因而侵染该品种的特殊能力，是一种质量性状，又称为专化性致病性。一种质量性状，又称为专化性致病性。b b 侵袭力侵袭力(aggressivenese)：指在能够侵染寄主：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的前提下，病原菌在寄生生活中的生长繁殖速率和强度，是一种数量性状，又称非专化性致率和强度，是一种数量性状，又称非专
6、化性致病性。病性。(2)(2)生理小种生理小种(physiological race)：同一病原菌：同一病原菌可以分化成许多类型，不同类型之间对某一品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。致病性差别划分出的类型，就是生理小种。（3 3）致病性的遗传）致病性的遗传 毒性：单基因隐性遗传毒性：单基因隐性遗传 侵袭力：可能是多基因遗传侵袭力：可能是多基因遗传 （4）致病性的变异）致病性的变异 a a 突变突变：真菌和病毒中已发现不少新的毒性基因真菌和病毒中已发现不少新的毒性基因来自
7、突变。来自突变。b b 有性杂交有性杂交：病原真菌小种间、变种间和种间杂：病原真菌小种间、变种间和种间杂交后基因发生重组。交后基因发生重组。c c 体细胞重组体细胞重组 异核现象和拟性重组异核现象和拟性重组 d d 适应性变异适应性变异 2 作物抗病作物抗病虫虫性的性的类别类别 （1 1）按抗病虫性分类）按抗病虫性分类 免疫免疫：某寄主作物群体在任何已知的条件下，从不：某寄主作物群体在任何已知的条件下，从不 受某种特定病原菌浸染危害或某种特定害虫受某种特定病原菌浸染危害或某种特定害虫 取食危害特性。取食危害特性。高抗高抗：寄主作物群体受病菌危害很小的特性。：寄主作物群体受病菌危害很小的特性。中
8、抗中抗：受病菌危害程度低于该种作物受害平均值。：受病菌危害程度低于该种作物受害平均值。中感中感：危害程度等于或大于该种作物受害平均值。：危害程度等于或大于该种作物受害平均值。高感高感：远远高于受害平均值的特性。：远远高于受害平均值的特性。2 2 按寄主按寄主病原菌的专化性有无分类病原菌的专化性有无分类 (1)(1)垂直抗病性垂直抗病性(vertical resistance)寄主对某些病菌生理小种具有免疫或高抗寄主对某些病菌生理小种具有免疫或高抗，而对另一些生理小种则高度感染而对另一些生理小种则高度感染。如果把具有这种抗病性的品种对某一病原如果把具有这种抗病性的品种对某一病原菌菌不同生理小种的
9、抗性反应画成柱形图时不同生理小种的抗性反应画成柱形图时，可可以看到各柱顶端高低相差悬殊以看到各柱顶端高低相差悬殊，所以称作所以称作垂直垂直抗性抗性。(2)(2)水平抗病性水平抗病性(horizontal resistance)寄主品种对寄主品种对所有所有小种的反应小种的反应是一致的，对是一致的，对病原物病原物不同小种不同小种没有没有特异反应或专化反应。特异反应或专化反应。若把具有这种抗性的品种对某一病原物不若把具有这种抗性的品种对某一病原物不同小种的抗性反应画成一柱形图时同小种的抗性反应画成一柱形图时，可看到各可看到各柱顶端相差无几柱顶端相差无几，所以叫做水平抗性所以叫做水平抗性 。相对病指（
10、感病性）相对病指（感病性）垂直抗病性示意图垂直抗病性示意图 水平抗病性示意图水平抗病性示意图 相对病指（感病性）相对病指（感病性）生理小种生理小种 生理小种生理小种 3 抗病虫性机制抗病虫性机制（1）抗病性机制）抗病性机制 抗侵入抗侵入：当病原菌侵入寄主前后，寄主可以当病原菌侵入寄主前后，寄主可以凭借固有的或诱发的组织结构障碍，阻止病原凭借固有的或诱发的组织结构障碍，阻止病原菌的侵入和侵入后建立寄生关系。菌的侵入和侵入后建立寄生关系。抗扩展抗扩展：病原菌侵入寄主体内建立寄生关系病原菌侵入寄主体内建立寄生关系后，仍会遇到寄主某些组织结构、生理生化特后，仍会遇到寄主某些组织结构、生理生化特性等方面
11、的抑制而难于进一步扩展。性等方面的抑制而难于进一步扩展。过敏性坏死反应过敏性坏死反应 避病避病：感病的寄主品种在一定条件下避开病原菌感病的寄主品种在一定条件下避开病原菌的侵染而未发病的现象称为避病。的侵染而未发病的现象称为避病。包括时间避病和空间避病。包括时间避病和空间避病。耐病耐病：当某一寄主品种被病原菌侵染，其发病程当某一寄主品种被病原菌侵染，其发病程度与感病品种相当，产量、籽粒饱满度及其他度与感病品种相当，产量、籽粒饱满度及其他农艺性状等不受损害或影响较小。农艺性状等不受损害或影响较小。（2 2）抗虫性机制抗虫性机制 a a 不选择性不选择性：某些作物品种本身具有某些形态和生理某些作物品
12、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、等特征特性，表现出对某些害虫具有拒降落、拒取食、拒产卵和拒栖息等特性。拒产卵和拒栖息等特性。b b 抗生性抗生性：某些寄主作物体内含有毒素或抑制剂，或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，致缺乏昆虫生长发育所需要的一些特定的营养物质，致使取食后，其幼龄若虫或幼虫死亡，或发育和繁殖受使取食后，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。到有害影响的特性。c c 耐害性耐害性：有些作物品种遭受虫害后，仍能正常生长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
13、现出一定的再生或补发育，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。偿能力，不致大幅度减产的特性。三三 抗病虫性的遗传抗病虫性的遗传 1 1 主效基因遗传主效基因遗传 （1 1）基因的显隐性：在一般情况下，抗病虫性）基因的显隐性：在一般情况下，抗病虫性为显性，感病虫性为隐性。为显性，感病虫性为隐性。（2 2）复等位性：抗性基因常有复等位性，每个）复等位性：抗性基因常有复等位性，每个等位基因或抗不同生理小种或具有不同类型效等位基因或抗不同生理小种或具有不同类型效应。应。比如，有的是完全抗病，有的是中度抗病。比如，有的是完全抗病，有的是中度抗病。（3 3）不同抗病基因间连
14、锁和互作：）不同抗病基因间连锁和互作：同一病害不同抗性基因间的连锁或不同同一病害不同抗性基因间的连锁或不同病害抗性基因间的连锁都有利于培育多抗和病害抗性基因间的连锁都有利于培育多抗和兼抗品种。兼抗品种。2 2 微效多基因遗传微效多基因遗传 作物的水平抗性或中等程度抗性多为多基作物的水平抗性或中等程度抗性多为多基因控制的数量性状，属于微效多基因遗传。因控制的数量性状，属于微效多基因遗传。F2F2的抗性分离呈连续的正态分布或偏正态的抗性分离呈连续的正态分布或偏正态分布，有明显的超亲现象，其抗性程度易受环分布，有明显的超亲现象，其抗性程度易受环境条件的影响。境条件的影响。3 3 细胞质遗传细胞质遗传
15、 又称非染色体遗传，即控制抗性的遗传物又称非染色体遗传，即控制抗性的遗传物质涉及细胞质中的质体和线粒体，与染色体无质涉及细胞质中的质体和线粒体，与染色体无关。关。特点：正、反交表现不一样，抗性表现为母本遗特点：正、反交表现不一样，抗性表现为母本遗 传；抗、感亲本杂交后代自交或与亲本回传；抗、感亲本杂交后代自交或与亲本回 交，抗性不发生分离。交，抗性不发生分离。四四 抗病抗病虫性虫性鉴定鉴定 1 1 田间鉴定田间鉴定 (1)(1)抗病性的抗病性的田间鉴定田间鉴定 一般在专设病圃中进行。病圃中要均匀一般在专设病圃中进行。病圃中要均匀地种植感病材料做诱发行。地种植感病材料做诱发行。田间抗病性鉴定依据
16、的指标既有田间抗病性鉴定依据的指标既有定性的定性的，也有也有定量的定量的。如根据病菌侵染点及周围枯死如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；或根据病免疫、高抗、中抗和高感等级别；或根据病株率、病叶率、严重度和病情指数等区分抗株率、病叶率、严重度和病情指数等区分抗病性差异。病性差异。(2)(2)抗抗虫性的虫性的田间鉴定田间鉴定 a a 测试材料中，套种感虫品种测试材料中，套种感虫品种 b b 种植诱虫田，利用引诱作物或诱虫剂把害虫种植诱虫田，利用引诱作物或诱虫剂把害虫 引进材料田引进材料田 c c 用特殊的杀虫剂控制其他害虫或天敌，而不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。杀害测试昆虫，以维持适当的害虫群体。2 室内鉴定室内鉴定 (1)(1)抗病性的室内鉴定抗病性的室内鉴定 a a 温室鉴定时：必须进行人工接种。温室鉴定时：必须进行人工接种。b b 离体鉴定离体鉴定 c c 利用组织培养和原生质体培养等法鉴定利用组织培养和原生质体培养等法鉴定 (2)(2)抗抗