第十四章抗病虫育种

1、第十四章第十四章 抗病虫育种抗病虫育种数十年来的实践证明，数十年来的实践证明，培育抗病虫品种是防治病虫培育抗病虫品种是防治病虫危害最为经济有效的方法危害最为经济有效的方法抗病品种感病品种抗病品种与高产育种相比，除了了解作物本身的遗传特与高产育种相比，除了了解作物本身的遗传特性还必须性还必须: :了解病原菌或害虫的遗传特性；了解病原菌或害虫的遗传特性；了解作物和寄生物之间的相互作用；了解作物和寄生物之间的相互作用；了解作物和寄生物对环境的敏感性；了解作物和寄生物对环境的敏感性；第一节第一节 抗病虫育种的意义和特点抗病虫育种的意义和特点一一. .抗病性、抗虫性的概念抗病性、抗虫性的概念二二. .抗

2、病虫育种意义与作用抗病虫育种意义与作用三三. .抗病虫育种的特点抗病虫育种的特点 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。一一 抗病性、抗虫性的概念抗病性、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。二二. .抗病虫育种意义与作用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。选育抗病虫品种是行之有效的防治措施。1

3、.1.选育和推广抗病虫品种，可以起到保产的作用。选育和推广抗病虫品种，可以起到保产的作用。2.2.与其它防治措施相比，选育抗病虫品种经济有效，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，不会造成简单易行，效果稳定，而且不污染环境，不会造成人、畜中毒。人、畜中毒。三三. .抗病虫育种的特点抗病虫育种的特点与高产、优质育种相比，具有以下特点：与高产、优质育种相比，具有以下特点：了解作物本身的遗传特性；了解作物本身的遗传特性；了解病原菌或害虫的遗传特性；了解病原菌或害虫的遗传特性；了解作物和寄生物之间的相互作用；了解作物和寄生物之间的相互作用；了解作物和寄生物对环

4、境的敏感性。了解作物和寄生物对环境的敏感性。第二节第二节 品种的抗病性及其鉴定品种的抗病性及其鉴定一一. .病原菌致病性的遗传与变异病原菌致病性的遗传与变异二二. .作物抗病性的类别、机制和遗传作物抗病性的类别、机制和遗传三三. .作物抗病性鉴定作物抗病性鉴定一一. .病原菌致病性的遗传与变异病原菌致病性的遗传与变异1.1.病原菌的致病性：病原菌的致病性： 病原菌危害寄主引起寄主病变的能力。病原菌危害寄主引起寄主病变的能力。 在抗病育种中在抗病育种中: :病原菌侵染某一特定品种，病原菌侵染某一特定品种，并在其上生长、繁殖的能力。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致病性

5、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。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，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病原菌在寄主中生长繁殖的速度 和强度。和强度。2.2.病原菌的生理小种（毒性小种）病原菌的生理小种（毒性小种） 植物病理学上，把种内或变种内由一种植物病理学上，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生物型或一群生物型所有组成的能侵染某个某个特定作物品种特定作物品种的病原菌群体称为生的病原菌群体称为生理小种。理小种。 3. 3.生理

6、小种的鉴定与鉴别寄主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。套品种成为鉴别寄主。 对鉴定寄主的要求：对鉴定寄主的要求： 鉴别力强，鉴别力强， 病症反应稳定，病症反应稳定， 具有不同的抗病基因，具有不同的抗病基因， 是有代表性的纯系品种。是有代表性的纯系品种。4.4.生理小种的消长生理小种的消长 优势小种：小种分化明显的病原菌群体，它是由若优势小种：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。为优势小种。其余

7、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小种组成：组成病原菌群体的各个小种的种类和比例。例。优势小种和次要小种的消长优势小种和次要小种的消长 随着作物品种、自然、栽培条件而变化。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力筛选的结果，造成生理小种组成比重发生变化。变化。 感染这个品种的生理小种就逐渐繁殖，积累，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，传

8、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这个品种就成为这个生理小种的哺育品种哺育品种。 而原来的优势小种，由于失去了最优的寄主而原来的优势小种，由于失去了最优的寄主条件，就转为次要小种。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，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。这个品种就会丧失抗病性。5.5.致病性的遗传致病性的遗传 对真菌病害的遗传研究认为，对真菌病害的遗传研究认为， 毒性为单基因隐性遗传。毒性为单基因隐性遗传。 侵染力是多基因遗传。侵染力是多基因遗传。 6. 6. 致病性变异致病性变异致病性变异的原因：致病性变异的原

9、因： 突变突变 有性杂交有性杂交 体细胞重组体细胞重组 适应性变异适应性变异二二. . 作物抗病性的类别、机制和遗传作物抗病性的类别、机制和遗传1.1.作物抗病性的类别作物抗病性的类别 全生育期抗病性全生育期抗病性从抗性的表现时期从抗性的表现时期 苗期抗病性苗期抗病性 成株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 避病从表现形式 耐病 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从病原菌小种专化性或特异性 小种专化性抗性小种专化性抗性 小种非专化性抗

10、性小种非专化性抗性 垂直抗性垂直抗性 从寄主与小种的关系从寄主与小种的关系 水平抗性水平抗性2.2.抗病性的机制抗病性的机制（1 1）避病）避病 感病品种由于某些原因不能受到病原菌的侵袭，未感病品种由于某些原因不能受到病原菌的侵袭，未发病。发病。（2 2）抗病）抗病 抗侵入抗侵入 当病原菌侵入寄主前，寄主可以凭借某种障碍，阻止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。病原菌侵入，或侵入后难以建立寄主关系。 抗扩展抗扩展 当病原菌侵入寄主体内后，会遇到寄主的抑制，当病原菌侵入寄主体内后，会遇到寄主的抑制，难以扩展。难以扩展。 主要表现：潜育期长，病斑少而

11、小，病斑扩展慢，主要表现：潜育期长，病斑少而小，病斑扩展慢，产孢量低。产孢量低。 抗扩展的机制：抗扩展的机制：厚壁细胞组织，木栓化组织，胶质层等厚壁细胞组织，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，或中和致产生植物保卫素，或者钝化病原菌外酶，或中和致病毒素病毒素过敏性坏死过敏性坏死（3 3）耐病（）耐病（tolerancetolerance） 当一个品种对某一病害充分感染时，当一个品种对某一病害充分感染时， 产量损失较产量损失较小。小。 耐病性不会因小种变异而丧失，但种植耐病品种，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。会繁殖出大

12、量菌源，对邻近地区会造成一定威胁。3.3.垂直抗病性和水平抗病性垂直抗病性和水平抗病性（1 1）抗性的特点）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）：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。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即同一寄主品种对同一病菌的不同生理小种 具有具有“特异特异”反应或反应或“专化专化”反应。反应。 图9-2 垂直抗性示意图01001生理小种相对病指（感病性）图9-3 水平抗性示意图0100生理小种相对病指（感病性） 水平抗病性（小种

13、非特异性抗病性，小种非专化水平抗病性（小种非特异性抗病性，小种非专化性抗病性）：性抗病性）： 对不同生理小种没有专化反应或特异反应，对各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。种生理小种的反应大体在一个水平上波动。 （2 2）抗性的表现形式）抗性的表现形式 垂直抗病性：往往是过敏性坏死型，反应表现明垂直抗病性：往往是过敏性坏死型，反应表现明显，易于识别。显，易于识别。 水平抗病性：过敏性坏死以外的多种抗性，表现水平抗病性：过敏性坏死以外的多种抗性，表现不突出，大多为中度水平。不突出，大多为中度水平。 （3 3）抗性的作用）抗性的作用 垂直抗病性：使病原菌

14、无法寄生或发展。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，推迟发病高峰水平抗病性：减缓病害发展速度，推迟发病高峰来临的时间。来临的时间。 （4 4）抗性的遗传）抗性的遗传 垂直抗病性：单基因或少数基因决定质量遗传。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。水平抗病性：受微效多基因决定的数量遗传。（5 5）抗性的利用）抗性的利用 垂直抗病性：易于识别利用，但容易丧失抗性。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。水平抗病性：不易识别利用，但抗性稳定。5. 5. 抗病性的遗传抗病性的遗传 抗

15、病性遗传的研究方法抗病性遗传的研究方法（1 1）遗传行为观察与基因分析）遗传行为观察与基因分析观察观察F F1 1、F F2 2、F F3 3及回交后代抗病性的分离比率。及回交后代抗病性的分离比率。 针对寄主方面针对寄主方面, ,每一个垂直抗病基因，在病原菌方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。基因只能克服相对应的抗性基因而产生毒性效应。 在寄主在寄主寄生物系统中，任何一方的上述基因，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，才能被鉴别出都只有在

16、对方相对应基因的存在下，才能被鉴别出来。来。（2）“基因对基因基因对基因”学说（学说（ Flor 1956）三三. . 作物抗病性鉴定作物抗病性鉴定1. 1. 控制发病条件控制发病条件 利用自然病圃利用自然病圃 建立人工病圃，人工接种诱发建立人工病圃，人工接种诱发2.2.鉴定的方法鉴定的方法 田间鉴定和温室鉴定田间鉴定和温室鉴定 成株鉴定和苗期鉴定成株鉴定和苗期鉴定 离体鉴定离体鉴定3. 3. 鉴定标准和记载方法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、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，病斑大小、色泽、产孢量的多少，把病斑分把病

17、斑分 为免疫、高抗至高感等。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。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。面积的百分数。 Xa X1a1+X2a2+Xa X1a1+X2a2+XnXna an n病情指数病情指数= = = = 100100 n n X nX nT TX0 X1.Xn 普遍率普遍率a0 a1an 病情等级病情等级 0 不发病不发病 n最高级最高级T 调查总数调查总数第三节第三节 品种的抗虫性及其鉴定品种的抗虫性及其鉴定一一. .抗虫性的类别、机制和遗

18、传抗虫性的类别、机制和遗传二二. .抗虫性的鉴定抗虫性的鉴定一一. .抗虫性的类别、机制和遗传抗虫性的类别、机制和遗传1. 1. 抗虫性的类别抗虫性的类别 免疫免疫按抗虫性的程度分为按抗虫性的程度分为 高抗高抗 低抗低抗 易感易感 高感高感 寄主避免寄主避免按抗虫性的机能分按抗虫性的机能分 诱导抗虫性诱导抗虫性 逃避逃避 寄主避免寄主避免寄主以相当快的生长发育速度，渡过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。最易被害虫侵害的时期，避免受害。 诱导抗虫性诱导抗虫性通过专门措施，改变土壤水分和肥力水平，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。使植株暂时增加

19、抗性。 逃避逃避寄主具备短暂的条件，偶然无害虫栖息。寄主具备短暂的条件，偶然无害虫栖息。 不不选择性选择性按抗虫性的机制分按抗虫性的机制分 抗生性抗生性 耐害性耐害性 不选择性不选择性 作物品种本身具有某些形态或生理特征特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、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。拒产卵和栖息的特性。 抗生性抗生性 寄主作物体内含有毒素或抑制剂；或缺乏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。取食后幼虫死亡；或发

20、育和繁殖受到影响。 耐害性耐害性 一些作物品种遭受虫害后，仍然能够正常生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。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按寄主害虫的专化性和非专化性分 垂直抗性垂直抗性 水平抗性水平抗性 综合抗性综合抗性和多抗性和多抗性按不同生育时期的表现分按不同生育时期的表现分 苗期抗性苗期抗性 成株期抗成株期抗性性2. 2. 抗虫性的机制抗虫性的机制（1 1）植物形态学抗虫性）植物形态学抗虫性 棉花茎叶上有毛和多毛的品种抗棉蚜、红棉花茎叶上有毛

21、和多毛的品种抗棉蚜、红蜘蛛、蓟马；蜘蛛、蓟马； 光叶无毛的品种抗棉铃虫、红龄虫。光叶无毛的品种抗棉铃虫、红龄虫。（2 2）植物解剖学抗虫性）植物解剖学抗虫性 细胞壁厚、木质化程度高、组织坚硬的害虫细胞壁厚、木质化程度高、组织坚硬的害虫难以侵入或取食。难以侵入或取食。（3 3）植物生理生化特性抗虫性）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、棉株中的棉酚含量高，抗棉铃虫、红龄虫、蚜虫。蚜虫。3.3.抗虫性的遗传抗虫性的遗传 单基因抗性单基因抗性 少基因抗性少基因抗性 多基因抗性多基因抗性 细胞质抗性细胞质抗性二二. . 抗虫性的鉴定抗虫性的鉴定鉴定方法：鉴定方法：1 1. .

22、田间鉴定田间鉴定在大面积感虫作物中设置试验在大面积感虫作物中设置试验在测试材料中，套种感虫品种在测试材料中，套种感虫品种种植诱虫田，利用引诱作物或诱虫剂，把害虫引进种植诱虫田，利用引诱作物或诱虫剂，把害虫引进鉴定试验。鉴定试验。用特殊的杀虫剂，控制其他害虫或天敌，而不杀害用特殊的杀虫剂，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。测试昆虫，维持适当害虫群体。2 2. .室内鉴定：温室、实验室、生长箱室内鉴定：温室、实验室、生长箱第四节第四节 抗病虫品种的选育抗病虫品种的选育一一. . 抗源收集抗源收集二二. . 抗病虫品种选育方法抗病虫品种选育方法三三. . 抗病虫育种中的若干问题

23、抗病虫育种中的若干问题一一. . 抗源收集抗源收集1.1.从本地区、本国生产上用过的品种或正在推从本地区、本国生产上用过的品种或正在推广的品种中收集。广的品种中收集。2.2.从作物起源中心及病害常发区去收集，从作物起源中心及病害常发区去收集， 从抗病虫育种工作较好国家或地区去收集。从抗病虫育种工作较好国家或地区去收集。3.3.从育种的后代材料筛选鉴定。从育种的后代材料筛选鉴定。4.4.从近缘种属植物中去收集从近缘种属植物中去收集二二. . 抗病虫品种选育方法抗病虫品种选育方法1.1.引种引种2.2.选择育种选择育种3.3.杂交育种杂交育种 抗病育种亲本选配抗病育种亲本选配（1 1）在利用垂直抗

24、性的抗源时，一般力求选用抗病）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。程度最高的作为抗病亲本。（2 2）抗病亲本的抗性稳定，能抗较多的生理小种。）抗病亲本的抗性稳定，能抗较多的生理小种。（3 3）抗病性受少数基因控制，最好选用与当时推广）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。品种抗源不同的品种。 （4 4）在优良抗源中）在优良抗源中, ,优先使用农艺性状好的品种，避优先使用农艺性状好的品种，避免有害性状的链锁。免有害性状的链锁。（5 5）为了综合多个不同的主效抗性基因于一体，实）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。现多项育种目标要求，可采用复合杂交方法。 杂交后代的选择杂交后代的选择（1 1）使用抗病性遗传复杂的亲本时，杂种群体要大。）使用抗病性遗传复杂的亲本时，杂种群体要大。（2 2）因抗病性有显隐性之分，在）因抗病性有显隐性之分，在F F1 1不要轻易淘汰组不要轻易淘汰组合。合。 4.4.回交法回交法5.5.轮回选择法轮回选择法选育由多基因控制的、抗多种病害的品种选育由多基因控制的、抗多种病害的品种可采用轮回选择法。可采用轮回选择法。轮回选择法轮回选择法选用若干个具有水平抗性的亲本系，随机互交，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。混合授粉