植物抗病育種

關(guān)于植物抗病育種1第1頁(yè)，講稿共55頁(yè)，2023年5月2日，星期三2第一節(jié)植物抗病育種概述

植物抗病育種的原理和方法與一般植物育種相同，但在抗病性的鑒定和轉(zhuǎn)導(dǎo)方面有所側(cè)重。

第2頁(yè)，講稿共55頁(yè)，2023年5月2日，星期三3一、抗病育種的進(jìn)展和問(wèn)題

人類利用植物抗病性防治病蟲害的歷史非常久遠(yuǎn)，在孟德爾遺傳規(guī)律被重新發(fā)現(xiàn)和抗病性的遺傳性質(zhì)被確認(rèn)以后，現(xiàn)代抗病育種工作才逐漸發(fā)展起來(lái)了?！盎?qū)颉币?guī)律的發(fā)現(xiàn)又促進(jìn)人們研究合理進(jìn)行抗病育種的策略，深入研究抗病性的機(jī)制。利用遠(yuǎn)緣雜交和誘變育種技術(shù)開拓了大量新抗源，擴(kuò)大了抗病育種的范圍。自70年代后期逐漸興起細(xì)胞工程和基因工程，把解決植物抗病性問(wèn)題列為主要目標(biāo)之一?？共∮N的歷史證明，選育和使用抗病品種是防治農(nóng)作物病害最經(jīng)濟(jì)有效的措施。

第3頁(yè)，講稿共55頁(yè)，2023年5月2日，星期三4另一方面，植物抗病育種工作還存在以下有待解決的問(wèn)題：1．長(zhǎng)期以來(lái)，主要農(nóng)作物病害的抗病育種，主要使用了小種?；钥共⌒?過(guò)敏性壞死反應(yīng)類型)，由于病原菌生理小種變異，抗病品種的抗病性“喪失”現(xiàn)象愈益突出，大大縮短了抗病品種使用年限。2．隨著農(nóng)作物產(chǎn)量水平的提高和農(nóng)田生態(tài)條件的變化，新病害不斷出現(xiàn)，許多次要病害也漸趨嚴(yán)重，甚至演變成主要的病害問(wèn)題。一、抗病育種的進(jìn)展和問(wèn)題

第4頁(yè)，講稿共55頁(yè)，2023年5月2日，星期三53．需要盡快改變抗源單一化和品種單一化的局面。抗病育種過(guò)程中往往偏重使用少數(shù)優(yōu)良抗源，在生產(chǎn)中因集約化經(jīng)營(yíng)和機(jī)械化作業(yè)等原因又偏向大面積推廣‘少數(shù)優(yōu)良抗病豐產(chǎn)品種，結(jié)果造成了抗源和品種單一化(遺傳種質(zhì)單一化)。抗源單一化有利于毒性小種的迅速繁衍，加速了品種抗病性變異，往往導(dǎo)致病害大流行。4．有些病害因品種間抗病性差異小，難以育成抗病品種。

5．植物抗病性多與不良農(nóng)藝性狀連鎖，抗病材料往往產(chǎn)量較低，農(nóng)藝性狀較差，農(nóng)家品種和遠(yuǎn)緣材料這一矛盾尤其突出。一、抗病育種的進(jìn)展和問(wèn)題

第5頁(yè)，講稿共55頁(yè)，2023年5月2日，星期三6二、抗病育種的目標(biāo)抗病育種目標(biāo)必須兼顧品種的抗病性、豐產(chǎn)性和適應(yīng)性三個(gè)方面。有時(shí)對(duì)品種的品質(zhì)、抗逆性，植物學(xué)性狀等還會(huì)有特殊要求，也需要包括在育種目標(biāo)中。(一)育成品種的主攻目標(biāo)和兼抗范圍(二)對(duì)所利用的抗病性類型要有明確的選擇(三)合理確定抗病性程度(四)防止降低親本品種原有的背景抗病性和削弱親本群體的遺傳基礎(chǔ)第6頁(yè)，講稿共55頁(yè)，2023年5月2日，星期三7第二節(jié)植物抗病性種質(zhì)資源抗病種質(zhì)資源，即抗源，是植物抗病育種的原始材料。系統(tǒng)地搜集、保存、評(píng)價(jià)和研究抗源是抗病育種工作最重要的基礎(chǔ)建設(shè)。在育種目標(biāo)確定之后，育種的成效往往取決于育種材料的目標(biāo)性狀及其遺傳特性，因而選擇適宜的抗源至關(guān)重要。第7頁(yè)，講稿共55頁(yè)，2023年5月2日，星期三8一、種質(zhì)資源(即抗源)類型

(一)地方品種在長(zhǎng)期自然選擇和人工選擇過(guò)程中，各地的原始地方品種積累了豐富的抗病性。(二)改良品種國(guó)內(nèi)育成的改良品種和由國(guó)外引進(jìn)的改良品種綜合性狀好，多具有抗病效能高的主效抗病基因，又易于通過(guò)常規(guī)雜交育種方法轉(zhuǎn)移抗病基因，因而是當(dāng)前利用最多的抗源。(三)近緣植物栽培植物的近緣屬、種具有高度的抗病性和抗逆性，有極大的潛在應(yīng)用價(jià)值。第8頁(yè)，講稿共55頁(yè)，2023年5月2日，星期三9一、種質(zhì)資源(即抗源)類型(四)抗病中間材料已有的種質(zhì)資源經(jīng)加工和創(chuàng)新后所得到了可直接用于育種的抗病新物種、新類型?？共≈虚g材料的來(lái)源主要有以下三個(gè)途徑：1．種內(nèi)雜交

2．遠(yuǎn)緣雜交

3．誘發(fā)變異

第9頁(yè)，講稿共55頁(yè)，2023年5月2日，星期三10二、抗病種質(zhì)資源的搜集

前蘇聯(lián)學(xué)者瓦維洛夫(N，T.Vavilov)在對(duì)植物種質(zhì)資源的系統(tǒng)考察和深入研究的基礎(chǔ)上提出了作物起源中心學(xué)說(shuō)，并認(rèn)為在作物的原產(chǎn)地，存在大量有價(jià)值的變異。菇可夫斯基進(jìn)一步提出在植物與病原物的共同起源中心存在豐富的抗病類型。

第10頁(yè)，講稿共55頁(yè)，2023年5月2日，星期三111978年中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院成立了作物品種資源研究所，各省區(qū)也先后設(shè)立了相應(yīng)的研究機(jī)構(gòu)，建立了現(xiàn)代化的國(guó)家長(zhǎng)期種子庫(kù)，有計(jì)劃進(jìn)行作物種質(zhì)資源的搜集、保存、整理和研究工作。世界著名種質(zhì)資源保存和研究中心還有全蘇作物栽培研究所(VIR)、美國(guó)農(nóng)業(yè)部國(guó)家種子儲(chǔ)藏研究室（NSSL）、美國(guó)農(nóng)業(yè)部植物遺傳和種質(zhì)資源研究所、意大利農(nóng)業(yè)研究所種質(zhì)研究室、國(guó)際玉米和小麥改良中心(CIMMYT)、國(guó)際水稻研究所(IRRI)、斯拉夫玉米研究所、國(guó)際半干旱熱帶地區(qū)作物研究所(ICRISAT)、日本農(nóng)林省農(nóng)業(yè)生物資源研究所、印度農(nóng)業(yè)研究所等。另外，設(shè)在羅馬的國(guó)際植物遺傳資源委員會(huì)(1BPGR)還組織了國(guó)際基因庫(kù)網(wǎng)絡(luò)。

二、抗病種質(zhì)資源的搜集

第11頁(yè)，講稿共55頁(yè)，2023年5月2日，星期三12植物種質(zhì)資源的鑒定和評(píng)價(jià)種質(zhì)資源鑒定和評(píng)價(jià)的項(xiàng)目很多，諸如分類地位、形態(tài)特征、農(nóng)藝性狀、抗逆性、抗病、抗蟲性，品質(zhì)性狀，生理和遺傳特性等等。抗病性鑒定和抗源篩選一直受到普遍重視。一個(gè)完整抗源篩選、鑒定和研究過(guò)程應(yīng)包括如下內(nèi)容：1．抗病材料的鑒定和篩選2．抗病性性質(zhì)研究3．遺傳學(xué)研究二、抗病種質(zhì)資源的搜集

第12頁(yè)，講稿共55頁(yè)，2023年5月2日，星期三13第三節(jié)植物抗病性鑒定抗病性鑒定是植物抗病育種工作的重要環(huán)節(jié)，其主要任務(wù)是在病害自然流行或人工接種發(fā)病的條件下，鑒別植物材料的抗病性類型和評(píng)定抗病性程度?？共⌒澡b定主要用于抗原篩選、雜交后代選擇和高代品系、品種的比較評(píng)定。第13頁(yè)，講稿共55頁(yè)，2023年5月2日，星期三14一、基本要求(一)目標(biāo)明確根據(jù)育種目標(biāo)，確定對(duì)象病害或小種，所期望抗病類型和應(yīng)達(dá)到的抗病性水平，有針對(duì)性地選用鑒定方法。(二)結(jié)果準(zhǔn)確鑒定結(jié)果應(yīng)能代表該材料在病害自然流行條件下的病害水平以及在生產(chǎn)中產(chǎn)量或品質(zhì)的損失程度。(三)全面衡量對(duì)重要抗源材料或品種，應(yīng)全面鑒定其潛在的抗病能力而不以一時(shí)二地的育種要求而決定取舍，需針對(duì)多種病害或小種，在不同生育階段，在變動(dòng)的環(huán)境條件下用多種方法測(cè)定。

第14頁(yè)，講稿共55頁(yè)，2023年5月2日，星期三15(四)經(jīng)濟(jì)、快速鑒定方法應(yīng)有利于節(jié)省人力、物力、簡(jiǎn)便易行，適于在較短時(shí)期內(nèi)篩選大量育種材料。(五)實(shí)行標(biāo)準(zhǔn)化不斷改進(jìn)鑒定方法，逐步實(shí)行規(guī)格化、標(biāo)準(zhǔn)化，不斷提高鑒定結(jié)果的準(zhǔn)確性、可重復(fù)性與可比性。(六)實(shí)行聯(lián)合鑒定加強(qiáng)不同地區(qū)、不同層次的育種單位之間的協(xié)作，建立統(tǒng)一病圃，實(shí)行多點(diǎn)聯(lián)合鑒定。并加強(qiáng)國(guó)內(nèi)外信息交流，及時(shí)掌握小種變化情況和抗源品種抗病性變異動(dòng)態(tài)。一、基本要求第15頁(yè)，講稿共55頁(yè)，2023年5月2日，星期三16二、抗病性鑒定方法

植物抗病性鑒定的方法很多，可以在群體水平、個(gè)體水平乃至組織和細(xì)胞水平，按照不同的要求進(jìn)行鑒定。這些方法按鑒定的場(chǎng)所區(qū)分有田間鑒定和室內(nèi)鑒定；按植物材料的生育階段或狀態(tài)區(qū)分有成株鑒定，苗期鑒定和離體鑒定，按評(píng)價(jià)抗病性的指標(biāo)區(qū)分有直接鑒定法和間接鑒定法。田間鑒定是最基本的鑒定方法，是評(píng)價(jià)其他方法鑒定結(jié)果的主要依據(jù)。

第16頁(yè)，講稿共55頁(yè)，2023年5月2日，星期三17(一)田間鑒定在田間自然條件下進(jìn)行，是最基本的鑒定方法。田間鑒定能在植物群體和個(gè)體兩個(gè)層次認(rèn)識(shí)抗病性，尤適于鑒定成株抗病性、慢發(fā)抗病性、耐病性、避病性等。在田間通過(guò)病害發(fā)生的系統(tǒng)調(diào)查，可以揭示植株各發(fā)育階段的抗病性變化。與其他鑒定方法相比，田間鑒定能較全面地反映出抗病性類型和水平。品種抗病性鑒定結(jié)果能較好地代表品種在生產(chǎn)中的實(shí)際表現(xiàn)。

二、抗病性鑒定方法

但是，田間鑒定周期長(zhǎng)，受生長(zhǎng)季節(jié)限制，不適于對(duì)大量育種材料進(jìn)行初篩。在田間不能接種危險(xiǎn)性新病原或新小種，通常也難以分別鑒定對(duì)多種病害或多個(gè)小種的抗病性。田間環(huán)境條件較難控制，不宜研究單個(gè)環(huán)境因子對(duì)抗病性的影響。

第17頁(yè)，講稿共55頁(yè)，2023年5月2日，星期三18田間鑒定需在特設(shè)的抗病性鑒定圃即病圃(diseasenursery)中實(shí)施。依初侵染菌源不同，病圃可分為天然病圃與人工病圃兩種類型。天然病圃依靠自然菌源造成病害流行，因此應(yīng)設(shè)在病害常發(fā)區(qū)和老病區(qū)的重病地塊，并采用調(diào)節(jié)播期，灌水，施肥等措施促進(jìn)發(fā)病。天然病圃可以按統(tǒng)一的設(shè)計(jì)，用同樣試驗(yàn)材料的同批種子在不同地區(qū)多點(diǎn)設(shè)置，這稱為統(tǒng)一病圃。人工病圃用病原物進(jìn)行接種，造成人為的病害流行。

二、抗病性鑒定方法

第18頁(yè)，講稿共55頁(yè)，2023年5月2日，星期三19(二)室內(nèi)鑒定在溫室以及人工氣候室、植物生長(zhǎng)箱或其他人工設(shè)施內(nèi)鑒定植物抗病性，不受生長(zhǎng)季節(jié)和自然條件的限制，且主要在苗期鑒定，周期短，可以在較短期間內(nèi)進(jìn)行大量育種材料的初步篩選和比較。在溫室和植物生長(zhǎng)箱內(nèi)雖然能接種鑒定包括成株期在內(nèi)的各生育期的抗病性，但為了經(jīng)濟(jì)有效地利用空間，多進(jìn)行苗期鑒定。苗期鑒定省工省時(shí)，出結(jié)果快，適于大量材料的初步篩選和比較。難以完全模擬田間生態(tài)條件，鑒定針對(duì)單株，難以反映群體抗病性、耐病性和避病性。二、抗病性鑒定方法

第19頁(yè)，講稿共55頁(yè)，2023年5月2日，星期三20(三)離體鑒定如果所要鑒定的抗病性能夠在器官、組織和細(xì)胞水平表達(dá)，與整個(gè)植株的形態(tài)和機(jī)能特征無(wú)關(guān)，那么就可能利用離體的器官、組織、細(xì)胞作材料，進(jìn)行抗病性鑒定。離體材料需用培養(yǎng)液或水培養(yǎng)并補(bǔ)充細(xì)胞激動(dòng)素、苯胼瞇唑等植物激素，以保持其正常的生理狀態(tài)和抗病能力。離體鑒定作為一種抗病性的實(shí)驗(yàn)室輔助鑒定方法，具有快速易行、可在短時(shí)間內(nèi)篩選大量材料的優(yōu)點(diǎn)。二、抗病性鑒定方法

第20頁(yè)，講稿共55頁(yè)，2023年5月2日，星期三21離體鑒定還可同時(shí)分別測(cè)定同一植物材料對(duì)不同病原物或不同小種的抗病性，也可以鑒定田間任一單株當(dāng)代的抗病性而不妨礙其結(jié)實(shí)，便于在重點(diǎn)雜交組合的后代分離群體中選拔抗病單株。部分病原真菌和病原細(xì)菌能產(chǎn)生植物毒素(寄主選擇性毒素和非寄主選擇性毒素)，植物離體材料對(duì)多種毒素的抗性能代表植株抗病性，可利用毒素代替病原菌進(jìn)行抗病性鑒定。病原菌產(chǎn)生的毒素還用于處理植物原生質(zhì)體，篩選抗病突變細(xì)胞。

二、抗病性鑒定方法

第21頁(yè)，講稿共55頁(yè)，2023年5月2日，星期三22(四)間接鑒定是以一些生理的、生物化學(xué)的、形態(tài)的，血清學(xué)的性狀為指標(biāo)來(lái)間接地判定抗病性的水平。這些性狀可能與病原物的侵染過(guò)程或抗病性的表達(dá)有一定的關(guān)系，也可能沒(méi)有病理學(xué)意義，僅僅與抗病性水平之間有顯著的相關(guān)性。植物組織的電生理學(xué)特性是較好的抗病性間接鑒定指標(biāo)?？共⌒缘拈g接鑒定，只有當(dāng)其鑒定結(jié)果與田間鑒定結(jié)果一致時(shí)，才有可能付諸使用但也不能完全取代常規(guī)鑒定方法。

二、抗病性鑒定方法

第22頁(yè)，講稿共55頁(yè)，2023年5月2日，星期三23三、接種技術(shù)和田間試驗(yàn)設(shè)計(jì)

（一）接種技術(shù)通過(guò)人工接種誘發(fā)病害發(fā)生是抗病性鑒定的基本手段。為保證接種成功；必需要培育處于規(guī)定發(fā)育階段，無(wú)病蟲發(fā)生的健壯植株，使用高質(zhì)量的代表性接種體(菌種)，采用適宜的接種方法，在接種和潛育期間保持適于侵染發(fā)病的環(huán)境條件。在抗病性鑒定中常用的接種方法有以下7類：

第23頁(yè)，講稿共55頁(yè)，2023年5月2日，星期三241．噴霧接種法（孢子+水+吐溫20）2.噴粉接種法（干孢子粉+滑石粉）3．病植物接種法（利用得病植物）4．直接接種法（病原菌培養(yǎng)物）5.致傷接種法（利用針刺等制造創(chuàng)傷）6.介體接種法（利用一些傳毒介體）7.土壤接種法（麥粒或玉米粉等混入土壤）三、接種技術(shù)和田間試驗(yàn)設(shè)計(jì)

第24頁(yè)，講稿共55頁(yè)，2023年5月2日，星期三25在接種時(shí)，必須采用有代表性的接種物。首先要保證接種物種(或變種、專化型)的真實(shí)性，不得混雜有其它類群，另外還要求接種物在致病性(或毒性)上的代表性。病原物群體大，變異性強(qiáng)，往往包含有多個(gè)致病性(或毒性)不同的小種或株系。如果希望育種材料抵抗的對(duì)象是病原物總體而不是其中某一毒性基因型，則應(yīng)當(dāng)使用混合菌種接種。在小種?；钥共⌒澡b定中，如果需要了解對(duì)病原物各個(gè)毒性類型的抵抗性，就要用單一小種，甚至是單孢菌系接種。三、接種技術(shù)和田間試驗(yàn)設(shè)計(jì)

第25頁(yè)，講稿共55頁(yè)，2023年5月2日，星期三26接種時(shí)還必須掌握適宜的誘發(fā)強(qiáng)度。調(diào)節(jié)誘發(fā)強(qiáng)度可從控制接種菌量和調(diào)節(jié)病圃的環(huán)境條件兩方面下手。對(duì)于低速流行病害，應(yīng)以調(diào)節(jié)接種菌量為主來(lái)掌握誘發(fā)強(qiáng)度，對(duì)于流行速度高的病害，則應(yīng)以調(diào)節(jié)環(huán)境條件為主。為保證接種成功，田間噴霧或噴粉接種應(yīng)選擇傍晚有結(jié)露條件時(shí)進(jìn)行或接種后用塑料布覆蓋保濕。三、接種技術(shù)和田間試驗(yàn)設(shè)計(jì)

第26頁(yè)，講稿共55頁(yè)，2023年5月2日，星期三27(二)田間試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)地的選擇病圃應(yīng)設(shè)在地勢(shì)平坦，土質(zhì)與土壤肥力均勻，排灌方便的田塊內(nèi)，四周無(wú)高大建筑物或樹木。土傳病害受土壤差異影響更大，對(duì)試驗(yàn)地要求更為嚴(yán)格)應(yīng)多次耕耙勻地，接菌量務(wù)求均勻。試驗(yàn)小區(qū)的大小1-4行一個(gè)小區(qū)重復(fù)次數(shù)2-3次設(shè)標(biāo)準(zhǔn)感病品種和抗病品種對(duì)照，以利于試驗(yàn)資料的統(tǒng)計(jì)分析。隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)三、接種技術(shù)和田間試驗(yàn)設(shè)計(jì)

第27頁(yè)，講稿共55頁(yè)，2023年5月2日，星期三28病圃周圍設(shè)保護(hù)行。對(duì)氣傳病害，比較品種或品系的定量抗病性時(shí)，小區(qū)間應(yīng)有足夠的間隔或種植隔離植物，以減少菌源交流造成的小區(qū)間干擾。在每一排或兩排試驗(yàn)區(qū)之間與株行垂直的方向設(shè)一誘發(fā)行，誘發(fā)行種植對(duì)目標(biāo)病害高度感染，對(duì)其它病害高度抵抗的品種，先接種誘發(fā)行，發(fā)病產(chǎn)孢后，均勻地侵染試驗(yàn)區(qū)。三、接種技術(shù)和田間試驗(yàn)設(shè)計(jì)

第28頁(yè)，講稿共55頁(yè)，2023年5月2日，星期三29（三）育種過(guò)程中的抗性鑒定試驗(yàn)雜種圃或選種圃均單株種植，小區(qū)按組合及系統(tǒng)順序排列，不設(shè)重復(fù)，以親本為對(duì)照，接種混合小種，選擇優(yōu)良抗病單株。品系預(yù)備試驗(yàn)以比較產(chǎn)量等農(nóng)藝性狀為主，需要時(shí)可在病圃內(nèi)鑒定，設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)抗病和感病品種對(duì)照。小區(qū)面積10m2左右，盡量設(shè)置重復(fù)采用間比法或互比法排列，接種多小種混合菌種或進(jìn)行自然發(fā)病鑒定。

三、接種技術(shù)和田間試驗(yàn)設(shè)計(jì)

第29頁(yè)，講稿共55頁(yè)，2023年5月2日，星期三30四、抗病性的分級(jí)評(píng)定

（一）定性分級(jí)對(duì)過(guò)敏性壞死反應(yīng)的抗病性，或抗擴(kuò)展為主的抗病性，普遍采用按反應(yīng)型來(lái)分級(jí)的方法。反應(yīng)型的分級(jí)主要依據(jù)侵染點(diǎn)壞死反應(yīng)的強(qiáng)弱、病斑大小、形狀與色澤、病斑上子實(shí)體發(fā)育程度等特征劃分。第30頁(yè)，講稿共55頁(yè)，2023年5月2日，星期三31代號(hào)抗病性等級(jí)反應(yīng)型特點(diǎn)0完全免疫肉眼不見任何癥狀0；近免疫僅生黃白色枯斑，無(wú)孢子堆1高度抗病孢子堆極小，四周枯斑明顯2中度抗病孢子堆小到中等，四周有枯死圈，圈內(nèi)常出現(xiàn)綠島。3中度感病孢子堆中等到大，四周無(wú)枯死圈，圈內(nèi)常出現(xiàn)綠色4高度感病孢子堆大，常相互愈合，四周不退綠X混雜型接種統(tǒng)一種小種在同一葉片上引致各種病斑產(chǎn)生表7—2小麥稈銹病反應(yīng)型的劃分標(biāo)準(zhǔn)第31頁(yè)，講稿共55頁(yè)，2023年5月2日，星期三32四、抗病性的分級(jí)評(píng)定（二）定量分級(jí)病情定量調(diào)查指標(biāo)很多，最常用的是發(fā)病率、嚴(yán)重度和病情指數(shù)。發(fā)病率指病株率、病葉率、病果率、病莖率，系發(fā)病個(gè)體數(shù)占調(diào)查個(gè)體總數(shù)的百分率，用以表示發(fā)病的普遍程度。病情指數(shù)為發(fā)病率和嚴(yán)重度的綜合值，以植株為調(diào)查單位時(shí)，其計(jì)算公式為

Σ（各級(jí)病株數(shù)×各級(jí)嚴(yán)重度）病情指數(shù)（%）=—————————————100%調(diào)查總株數(shù)×最高嚴(yán)重度第32頁(yè)，講稿共55頁(yè)，2023年5月2日，星期三330免疫葉上無(wú)可見癥狀0；近免疫葉上有枯死斑1高度抗病葉上病斑小，其上菌絲層稀薄，透過(guò)菌絲可見綠色葉面，偶見較大病斑，但仍透綠2中度抗病葉上病斑直徑小于1mm，菌絲層較厚，不透綠，能產(chǎn)生一定量的孢子3中度感病葉上病斑較多，直徑大于1mm，菌絲層厚，生長(zhǎng)旺盛，產(chǎn)孢量大，病斑不連片4高度感病葉上病斑多，直徑大于1mm，菌絲層厚，生長(zhǎng)旺盛，產(chǎn)孢量大，病斑連片表7—3小麥白粉病苗期反應(yīng)型分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)第33頁(yè)，講稿共55頁(yè)，2023年5月2日，星期三34五、抗病基因的推導(dǎo)

為了解作物品種或育種材料所具有的抗病基因，除了采用常規(guī)遺傳分析方法外，還可以不通過(guò)雜交而根據(jù)“基因?qū)颉痹磉M(jìn)行基因推導(dǎo)。該法用一系列菌系(小種)分別接種已知抗病基因的單基因系和待測(cè)材料，比較它們的抗感反應(yīng)，依據(jù)下述法則就可能大致判斷待測(cè)材料所具有的抗病基因?；蛲茖?dǎo)的主要法則有：

第34頁(yè)，講稿共55頁(yè)，2023年5月2日，星期三35l.如果已知單基因系和待測(cè)品種對(duì)一系列菌系(小種)產(chǎn)生相同的低反應(yīng)型或高反應(yīng)型，則待測(cè)品種具有與已知單基因系相同的基因。2.如果一個(gè)已知單基因系對(duì)一個(gè)菌系(小種)表現(xiàn)低反應(yīng)型，而待測(cè)品種表現(xiàn)高反應(yīng)型，則后者不含該單基因系所具有的基因。3.如果已知單基因系和待測(cè)品種對(duì)一個(gè)菌系(小種)表現(xiàn)不同的低反應(yīng)型，則兩者所含的抗病基因互不相同。4．如果待測(cè)未知基因品種表現(xiàn)的低反應(yīng)型比已知單基因系低，則它除了可能含有已知單基因系的基因外，還含有另一個(gè)控制較低反應(yīng)型并對(duì)已知基因是上位的基因。五、抗病基因的推導(dǎo)

第35頁(yè)，講稿共55頁(yè)，2023年5月2日，星期三36五、抗病基因的推導(dǎo)但是，由于表現(xiàn)型相同，基因型不一定相同，且基因表達(dá)受所用菌系毒性、基因間互作、遺傳背景和環(huán)境條件等因素影響。因此，有時(shí)需要對(duì)推導(dǎo)的基因作進(jìn)一步的驗(yàn)證，主要方法有：

(1)將推導(dǎo)的具有某個(gè)抗病基因的品種與具有該基因的單基因系雜交，用無(wú)毒性菌系(小種)測(cè)試雜交F2代，如無(wú)抗病性分離，則證實(shí)推導(dǎo)正確。也可利用單體分析法對(duì)推導(dǎo)基因進(jìn)行染色體定位來(lái)驗(yàn)證。這種雜交方法是主要的可靠的驗(yàn)證方法。

(2)分析待測(cè)品種的親本譜系是否含有所推導(dǎo)的基因。

(3)對(duì)于溫度敏感性抗病基因，可通過(guò)在不同溫度下接種，驗(yàn)證推導(dǎo)結(jié)果是否正確。還可以利用基因間的連鎖關(guān)系或抗病基因的特異蛋白質(zhì)進(jìn)行驗(yàn)證。第36頁(yè)，講稿共55頁(yè)，2023年5月2日，星期三37六、水平抗病性鑒定方法商榷

水平抗病性即小種非?；钥共⌒裕圆痪哂行》N專化性為特點(diǎn)，但實(shí)際上不可能接種所有小種予以確認(rèn)，只能根據(jù)部份小種鑒定結(jié)果或依據(jù)其相關(guān)性質(zhì)推定。水平抗病性鑒定是一個(gè)值得商榷并繼續(xù)探討的問(wèn)題。已提出的主要鑒定方法有下述6種：第37頁(yè)，講稿共55頁(yè)，2023年5月2日，星期三38六、水平抗病性鑒定方法商榷(一)歷史考察法對(duì)已栽培多年的老品種可通過(guò)查閱各地歷年病情調(diào)查或抗病性鑒定資料，了解其抗病穩(wěn)定性。(二)小種圃法或分小種鑒定法：將一套供試品種，種于各小種圃中，接種不同的小種或菌系，病圃按隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，設(shè)感病對(duì)照，所得病情數(shù)據(jù)進(jìn)行(品種×小種×重復(fù))的三維方差分析。(三)等級(jí)系列法：按品種對(duì)不同小種抗病性強(qiáng)弱，按序排列成陣；如呈恒定等級(jí)序列，比如某品種的抗病性名次，不論在哪個(gè)小種圃中總是不變，則該品種的抗性為水平抗性。第38頁(yè)，講稿共55頁(yè)，2023年5月2日，星期三39六、水平抗病性鑒定方法商榷(四)多點(diǎn)聯(lián)合鑒定法在病原物小種變異發(fā)生較快的易變地區(qū)和病菌群體小種組成不同的常發(fā)區(qū)進(jìn)行多點(diǎn)聯(lián)合鑒定，連續(xù)數(shù)年，凡抗性表現(xiàn)穩(wěn)定者，可能為水平抗性品種，可進(jìn)入小種圃或其他高級(jí)鑒定試驗(yàn)。(五)方塊圃法或流行速度法垂直抗性的主要流行學(xué)作用在于降低初始菌量，而水平抗性的作用則主要在于降低流行速度，凡流行速度顯著低于感病對(duì)照的，應(yīng)當(dāng)具有較強(qiáng)的水平抗性。第39頁(yè)，講稿共55頁(yè)，2023年5月2日，星期三40六、水平抗病性鑒定方法商榷(六)遺傳法將供試品種與感病品種(最好不含垂直抗性基因且水平抗病性又很弱)雜交，按其子一代、二代及三代的抗病性表現(xiàn)和分離情況，進(jìn)行抗性類型判斷。如呈數(shù)量性狀遺傳，可定為水平抗性，如呈質(zhì)量性狀遺傳，則多半是垂直抗性。第40頁(yè)，講稿共55頁(yè)，2023年5月2日，星期三41第四節(jié)植物抗病育種的途徑

一、引

種

由國(guó)外或國(guó)內(nèi)其它省區(qū)引入抗病品種直接用于生產(chǎn)，是一項(xiàng)收效快而又簡(jiǎn)便易行的防病措施。用于生產(chǎn)的引種應(yīng)有預(yù)見地進(jìn)行，要有明確的引種目的，事先需了解有關(guān)品種的譜系、生態(tài)特點(diǎn)，性狀特點(diǎn)和原產(chǎn)地的生產(chǎn)水平等基本情況，并與本地生態(tài)條件和生產(chǎn)水平比較分析，評(píng)價(jià)引種的可行性。由于原產(chǎn)地和引進(jìn)地區(qū)的病害種類和小種區(qū)系不同，原產(chǎn)地的抗病品種引入后可能表現(xiàn)感病，而在原產(chǎn)地感病的品種引入后也可能抗病。引種時(shí)必須按照檢疫要求嚴(yán)格檢疫，以防引入危險(xiǎn)性病蟲害。引進(jìn)后在生產(chǎn)上大面積種植的品種不宜在當(dāng)?shù)刈鳛榭乖从糜诳共∮N。

第41頁(yè)，講稿共55頁(yè)，2023年5月2日，星期三42二、系統(tǒng)選種

系統(tǒng)選種法又稱單株選擇法，是一種改進(jìn)品種抗病性的簡(jiǎn)便方法，在開展群眾性育種工作中，最能發(fā)揮作用。

作物品種的群體不會(huì)是絕對(duì)純的，常有遺傳異質(zhì)性存在。在感病品種群體中，因遺傳性的分離，異交，突變以及其他原因會(huì)出現(xiàn)極少數(shù)抗病的單株、單穗、單個(gè)塊莖或塊根以及由芽變產(chǎn)生的枝條、莖蔓等。

異交作物群體中選出的抗病單株，經(jīng)過(guò)幾代自交和病圃鑒定，形成抗病性穩(wěn)定的自交系，作進(jìn)一步的改良。第四節(jié)植物抗病育種的途徑

第42頁(yè)，講稿共55頁(yè)，2023年5月2日，星期三43三、常規(guī)雜交育種

有性雜交是基因重組，擴(kuò)大遺傳變異，創(chuàng)造新類型、新品種的有效途徑。作物種內(nèi)品種間的有性雜交是最基本、最重要的育種途徑，因而稱為常規(guī)雜交育種。

(一)品種間雜交種內(nèi)品種間雜交育種，親本容易選配，也容易雜交，子代群體不需過(guò)大，個(gè)體間性狀差異較小，性狀較早穩(wěn)定，育成良種的機(jī)會(huì)較多。

第四節(jié)植物抗病育種的途徑

第43頁(yè)，講稿共55頁(yè)，2023年5月2日，星期三44品種間雜交育種親本選配的一般原則為：

(1)親本應(yīng)在適應(yīng)性、產(chǎn)量水平、綜合性狀和抗病性諸方面具有突出的優(yōu)點(diǎn)，且遺傳力高，缺點(diǎn)較少又較易克服；(2)親本間的主要性狀要互補(bǔ)，親本之一應(yīng)為綜合性狀好的當(dāng)?shù)剡m應(yīng)品種(農(nóng)藝親本)，另一親本具有高度抗病性(抗病親本)；(3)親本間親緣關(guān)系較遠(yuǎn)，遺傳差異較大；(4)一般配合力較強(qiáng)。

第四節(jié)植物抗病育種的途徑

第44頁(yè)，講稿共55頁(yè)，2023年5月2日，星期三45品種間雜交的選種程序有系譜法和混合法兩種基本類型?，F(xiàn)以自交作物的系譜法為例，簡(jiǎn)要介紹如下：

F1代：每組合種一小區(qū)，一般10—20株，稀植。F1代不淘汰，按組合收獲所有的植株。．

F2代：每組合種一小區(qū)，一般1000—2000株，稀植。適當(dāng)?shù)姆N植親本，擇優(yōu)良單株，分別考種和脫粒。綜合F1和F2的表現(xiàn)，淘汰不良組合。

F3代：將每個(gè)選出的F2代單株后代單株種成1行，即株行，嚴(yán)格選擇，株行中選擇最優(yōu)良的單株，分別考種和脫粒。F4代：種植株行和精選單株的方法同F(xiàn)3代，但精選的株數(shù)較少。第四節(jié)植物抗病育種的途徑

第45頁(yè)，講稿共55頁(yè)，2023年5月2日，星期三46F5代：種植株行和選擇方法同F(xiàn)4代，進(jìn)一步精選少數(shù)單株，到F5代選株已基本上達(dá)到了純和。F6代：將上代入選的單株種子分別按小區(qū)密植，對(duì)表現(xiàn)優(yōu)良而一致的小區(qū)，分別按小區(qū)收獲。F7代：將上代入選的各株系種子進(jìn)行有重復(fù)的小區(qū)條播，進(jìn)行各品系的初步產(chǎn)量比較試驗(yàn)，選擇優(yōu)良品系。F8代一F10代：連續(xù)對(duì)當(dāng)選的品系進(jìn)行多重復(fù)的產(chǎn)量比較試驗(yàn)，進(jìn)一步選擇優(yōu)良品系。F11，一F12代：

當(dāng)選品系進(jìn)行大區(qū)產(chǎn)量比較試驗(yàn)。

第四節(jié)植物抗病育種的途徑

第46頁(yè)，講稿共55頁(yè)，2023年5月2日，星期三47(二)回交抗病育種

回交法(backcrossmethod)是品種間雜交的一種特殊類型，適于將主效抗病基因快速轉(zhuǎn)入農(nóng)藝性狀優(yōu)異的品種，選育出抗病豐產(chǎn)的優(yōu)良品種。

回交抗病育種時(shí)通常選用具有優(yōu)良適應(yīng)性、豐產(chǎn)性和綜合性狀的品種作為輪回親本，選用具有優(yōu)良抗病性的抗病品種作供體親本。

回交法除用以進(jìn)行品種改良外，還可用一優(yōu)良共同輪回親本分別與具有不同抗病基因的多個(gè)供體親本連續(xù)回交，從而選育出一套具有共同遺傳背景但分別具有不同抗病基因的品系，稱為單基因系(single—genelines)，或者選育出分別具有等位抗病基因與感病基因的近等位基因系(near—isogeniclines)。抗病單基因系用于組成抗多個(gè)小種的多系品種。

第四節(jié)植物抗病育種的途徑

第47頁(yè)，講稿共55頁(yè)，2023年5月2日，星期三48四、遠(yuǎn)緣雜交育種

農(nóng)作物的近緣野生種屬具有對(duì)多種病害的高度抗病性，通過(guò)遠(yuǎn)緣雜交，可以將異源抗病基因轉(zhuǎn)移到農(nóng)作物中，選育出高抗和多抗品種，同時(shí)還極大豐富了農(nóng)作物的遺傳基礎(chǔ)。

引入異源抗病性的方式主要有以下兩種：1.合成異源整倍體

2.轉(zhuǎn)導(dǎo)外源基因

第四節(jié)植物抗病育種的途徑

第48頁(yè)，講稿共55頁(yè)，2023年5月2日，星期三49五、雜種優(yōu)勢(shì)利用

有效地利用作物的雜種優(yōu)勢(shì)，是提高作物產(chǎn)量的重要途徑。雜交一代的抗病性與親本抗病性有密切關(guān)系，配制抗病雜交種的基礎(chǔ)是選育抗病自交系。

通過(guò)玉米抗大斑病和小斑病的育種實(shí)踐和遺傳研究結(jié)果，可總結(jié)出一些關(guān)于親本自交系與雜種一代抗病的一些現(xiàn)象：

1．控制數(shù)量抗病性的基因間有顯著的累加效應(yīng)，組配雜交種時(shí)要特別注意選用抗病性的自交系作親本，以提高雜交種的抗病性。

第四節(jié)植物抗病育種的途徑

第49頁(yè)，講稿共55頁(yè)，2023年5月2日，星期三