抗逆育种

– 采用有性杂交、系统选择及基因工程等方法 培育抗逆性强的新品种，即抗逆育种
第一节 抗病育种
• • • • • • 病原物 真菌(fungi) 细菌(bacteria) 病毒(virus) 类病毒(viroid) 植原体或类菌原体(mycoplasma-like organism， MLO) • 线虫(nematode)
• 3．多基因抗性
– 抗性由微效多基因所控制，抗性程度为中等水平， 难以分离出高抗类型。抗、感品种杂交后，凡的抗 性分离不明显，表现为连续变异。
• 4．细胞质抗性
– 其特点是抗、感亲本杂交时，正反交所得的结果不 同，抗性表现母性遗传。杂交后代自交或回交，均 不发生抗性分离
四、植物抗虫性鉴定
• (一)鉴定方法
抗性的表现形式
垂直抗病性
往往是过敏性坏死型，反应表现明显，易于识别。
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。
抗性的作用
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，推迟发病高峰来临的时间。
抗性的遗传 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。
– 双翅目特异的CryⅣ基因 – 蛋白酶抑制剂(P1)基因
– 植物来源的凝集素基因
（1）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）： 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 具有“特异”反应或“专化”反应。
水平抗病性（小种非特异性抗病性，小种 非专化性抗病性）： 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。
四。抗病性鉴定
• (一)鉴定方法
– 1．田间自然鉴定
• 大田作物的田间鉴定一般要进行人工接种，接种 方法又因病菌而异。 • 优点
– 能较全面准确地反应被鉴定材料的抗病性，结果可靠 性较强，操作方便
• 缺点
– 占用较多的土地，费用较高。
– 2．温室或田间接种鉴定
• 将病原菌孢子或病毒直接接种到温室或田间植株 的叶片、果实或根上，它适合对所有植物进行抗 病性鉴定。 • 包括育苗、接种体的制备(病菌的分离、保存与 孢子诱发)及接种三个环节， • 接种的方法有点滴法、喷雾法、浸根法、摩擦法 及注射法等，叶片及果实接种真菌或细菌，适宜 选用点滴法或喷雾法，而土传病菌，
（5）抗性的利用 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。
基因对基因的理论（ Flor 1956）
• 对应于寄主的每一个决定抗病性的基因， 病菌也存在一个决定致病性的基因。寄 主一病原物体系中，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。这就是寄主与病原物 关系的基本模式。
– ②抗虫性
• 植物体内的某些化学物质不利于取食害虫的存活、生长发 育及繁殖，使害虫饥饿、慢性中毒或死亡
– ③耐虫性
• 植物对害虫的危害具有较强的恢复和补偿能力，即使受害 也不造成减产，不影响产品的质量。
• 耐虫性优点
– ①由于作物的耐虫性，尽管虫量较大，仍无需用杀 虫剂来削减害虫群体 – ②害虫有可能产生出新的生物型来克服拒虫性和抗 虫性，但对耐虫性却无法产生出新的生物型
• (3)不饱和内酯
– 2．诱导的抗菌物质
• (1)植物保卫素 • (2)免疫信息物质
（1）避病
感病品种由于某些原因不能受到病原菌的
侵袭，未发病。 （2）抗病 ①抗侵入
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。
②抗扩展
当病原菌侵入寄主体内后，会遇到寄主的抑制，难以扩展。 主要表现：潜育期长，病斑少而小，病斑扩展慢，产孢量低。
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 成比重发生变化。
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，这个品种就成为这个生理 小种的哺育品种。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。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。
五、抗虫育种的方法
• (一)植物抗虫育种资源的收集及鉴定
• (二)杂交育种
– 抗虫育种最常用的方法是杂交育种，辅之以辐射诱变。
• (三)分子抗虫育种
– 苏云金杆菌晶体蛋白基因(Bt Cry基因) – 特异毒杀鳞翅目昆虫的Cry Ⅰ基因 – 对鳞翅目和双翅目特异的Cry Ⅱ基因
– 对鞘翅目特异的CryⅢ
抗逆育种
• 逆境 (stress environment)或胁迫(stress)
– 生存在自然界的植物，常常遇到某种对植物生长发育产生伤害的环 境因子
• • • • • • •
抗病育种 抗虫育种 抗旱与耐盐育种 抗寒和耐热育种 耐湿性与耐弱光育种 抗除草剂育种 植物逆境信号传递与抗逆育种
防治逆境危害的基本途径
一、植物抗病性与病原物的遗传变异
• (一)抗病性
• 植物抗病性
– 指植物对病原物危害的抵御能力，即阻止病 原物侵人和在组织内持续增长的能力。
植物的抗病性
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。
– (3)化学抗性
• 植物体内的某些化学物质影响害虫的栖居、产卵 和取食。
三其生物型的抗性， 仅由1个基因控制，抗、感两亲杂交后，其 F1的抗性可分离为3 ：l或l：3的比率。
• 2．少(寡)基因抗性
– 指由2个或少数几个基因所控制的抗性。
对鉴定寄主的要求： ①鉴别力强， ②病症反应稳定， ③具有不同的抗病基因， ④是有代表性的纯系品种。
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。
小种组成
组成病原菌群体的各个小种的种类和比例。
优势小种和次要小种的消长
– ③研究害虫对不同种质材料的危害程度。
(三)抗虫性鉴定的调查
• 虫口密度的调查，可随机取样调查统计和比较 植物种质材料间的虫口数量，以衡量种质材料 间的抗性程度。
– 容易调查的害虫可直接调查单株或单位叶面积的虫 口数量，钻蛀性害虫，可用剖茎或剖果法调查虫口 数量 – 数量大，个体小的害虫可用扫网法或真空吸虫法在 不同寄主上分别吸虫，然后计算其数量和密度。
– 1．田间自然鉴定法
• 依靠自然界发生的害虫群体鉴定不同种质材料的 抗性程度-在鉴定期间，不喷施化学农药。
– 2．田间接种虫源、增加危害压力法
• 在虫口发生较少的地区和年份采取补充接种一定 数量的虫源，以增加害虫对作物的危害压力，强 化种质材料间的抗虫性差异。
– 3．温室接种法
• 在温室条件下，将饲养的害虫接种到待鉴定植物， 经过一定时间观察，从中筛选出抗虫性强的种质 材料。
– 3．离体接种鉴定
• 从植物植株上取下子叶、叶片或果实进行离体接 种鉴定，可鉴定那些以组织、细胞或分子水平的 抗病机制为主的病害
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、病斑大小、色泽、产 孢量的多少，把病斑分为免疫、 高抗至高感等。 普遍率：局部病害侵染植株或叶片的百分率。
– ③耐虫性在面对害虫危害的情况下。寄主植物有重 新确立内部平衡的一种自发生理过程，因此是特别 可取的。
• 2．植物品种的抗虫机制，分为形态学、 解剖学和生物化学抗性三方面
– (1)形态抗性
• 指植株的形态、颜色等外部特征不利于害虫的取 食．栖居和产卵。
– (2)解剖学抗性
• 是植株的组织结构不利于害虫的取食、侵入。
• 采取一些合理、有效的农业措施，防治 或减轻逆境对作物造成的危害， • 提高植物的抗逆性(即植物抵抗各种胁迫 因子的能力
– 采取一些化学药剂处理等农业措施，改变植 物的生长发育节奏及内部的生理特性，从而 提高植物的抗逆性，利用一些诱导因子(生 物因子和非生物因子)诱导植物产生抗病性， 即诱导抗病性，
抗扩展的机制： ﹡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， 或中和致病毒素过敏性坏死
（3）耐病（tolerance） 当一个品种对某一病害充分感染时， 产 量损失较小。 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。
垂直抗病性和水平抗病性
按抗虫性的机能分
寄主避免 诱导抗虫性 逃避
寄主避免 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。
诱导抗虫性
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。
逃避 寄主具备短暂的条件，偶然无害虫栖息。
按抗虫性的机制分
不选择性 抗生性 耐害性
不选择性 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、拒产卵和栖息的特性。
• 植物的抗病机制
– 1，植物固有的抗菌物质
• (1)酚类化合物
• (2)木质素
– ①木质素可以增强寄主细胞壁抗真菌穿透的结构强度
– ②病原菌不分泌分解木质素的酶类
– ③由于木质素可以增强植物细胞的木质化程度，从而 可限制真菌毒性酶和毒素向寄主细胞扩散
– ④形成木质素的低分子质量酚类前体物质，可以钝化 真菌的膜结构。
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。