1、1第七章第七章 植物抗病育种植物抗病育种 2第一节第一节 植物抗病育种概述植物抗病育种概述 植物抗病育种的原理和方法与一般植物育种相同，但在抗病性的鉴定和转导方面有所侧重。3一、抗病育种的进展和问题一、抗病育种的进展和问题 人类利用植物抗病性防治病虫害的历史非常久远，人类利用植物抗病性防治病虫害的历史非常久远，在孟德尔遗传规律被重新发现和抗病性的遗传性在孟德尔遗传规律被重新发现和抗病性的遗传性质被确认以后，现代抗病育种工作才逐渐发展起质被确认以后，现代抗病育种工作才逐渐发展起来了。来了。“基因对基因基因对基因”规律的发现又促进人们研究合理规律的发现又促进人们研究合理进行抗病育种的策略，深入研究
2、抗病性的机制。进行抗病育种的策略，深入研究抗病性的机制。利用远缘杂交和诱变育种技术开拓了大量新抗源，利用远缘杂交和诱变育种技术开拓了大量新抗源，扩大了抗病育种的范围。自扩大了抗病育种的范围。自70年代后期逐渐兴起年代后期逐渐兴起细胞工程和基因工程，把解决植物抗病性问题列细胞工程和基因工程，把解决植物抗病性问题列为主要目标之一。为主要目标之一。抗病育种的历史证明，抗病育种的历史证明，选育和使用抗病品种是防选育和使用抗病品种是防治农作物病害最经济有效的措施。治农作物病害最经济有效的措施。4 另一方面，植物抗病育种工作还存在以下有待解决的另一方面，植物抗病育种工作还存在以下有待解决的问题：问题：1长
3、期以来，主要农作物病害的抗病育种，主要使长期以来，主要农作物病害的抗病育种，主要使用了用了小种专化性抗病性小种专化性抗病性(过敏性坏死反应类型过敏性坏死反应类型)，由于由于病原菌生理小种变异，病原菌生理小种变异，抗病品种的抗病性抗病品种的抗病性“丧失丧失”现现象愈益突出象愈益突出，大大缩短了抗病品种使用年限。，大大缩短了抗病品种使用年限。2随着农作物产量水平的提高和农田生态条件的变随着农作物产量水平的提高和农田生态条件的变化，化，新病害不断出现新病害不断出现，许多，许多次要病害也渐趋严重，甚次要病害也渐趋严重，甚至演变成主要的病害问题至演变成主要的病害问题。一、抗病育种的进展和问题一、抗病育种
4、的进展和问题 53 3需要尽快改变抗源单一化和品种单一化的局面。需要尽快改变抗源单一化和品种单一化的局面。抗病育种过抗病育种过程中往往偏重使用少数优良抗源，在生产中因集约化经营和机程中往往偏重使用少数优良抗源，在生产中因集约化经营和机械化作业等原因又偏向大面积推广械化作业等原因又偏向大面积推广少数优良抗病丰产品种，少数优良抗病丰产品种，结果造成了抗源和品种单一化结果造成了抗源和品种单一化(遗传种质单一化遗传种质单一化)。抗源单一化。抗源单一化有利于毒性小种的迅速繁衍，加速了品种抗病性变异，往往导有利于毒性小种的迅速繁衍，加速了品种抗病性变异，往往导致病害大流行。致病害大流行。4 4有些病害因品
5、种间抗病性差异小，难以育成抗病品种。有些病害因品种间抗病性差异小，难以育成抗病品种。5 5植物抗病性多与不良农艺性状连锁植物抗病性多与不良农艺性状连锁，抗病材料往往产量较低，抗病材料往往产量较低，农艺性状较差，农家品种和远缘材料这一矛盾尤其突出农艺性状较差，农家品种和远缘材料这一矛盾尤其突出 。一、抗病育种的进展和问题一、抗病育种的进展和问题 6二、抗病育种的目标二、抗病育种的目标 抗病育种目标必须兼顾品种的抗病性、丰产性和适应抗病育种目标必须兼顾品种的抗病性、丰产性和适应性三个方面性三个方面。有时对品种的品质、抗逆性，植物学性。有时对品种的品质、抗逆性，植物学性状等还会有特殊要求，也需要包括
6、在育种目标中。状等还会有特殊要求，也需要包括在育种目标中。(一一)育成品种的主攻目标和兼抗范围育成品种的主攻目标和兼抗范围 (二二)对所利用的抗病性类型要有明确的选择对所利用的抗病性类型要有明确的选择 (三三)合理确定抗病性程度合理确定抗病性程度 (四四)防止降低亲本品种原有的背景抗病性和削弱亲本群防止降低亲本品种原有的背景抗病性和削弱亲本群体的遗传基础体的遗传基础7第二节 植物抗病性种质资源 抗病种质资源，即抗源，是植物抗病育种的原抗病种质资源，即抗源，是植物抗病育种的原始材料。始材料。系统地搜集、保存、评价和研究抗源系统地搜集、保存、评价和研究抗源是抗病育种工作最重要的基础建设。在育种目是
7、抗病育种工作最重要的基础建设。在育种目标确定之后，育种的成效往往取决于育种材料标确定之后，育种的成效往往取决于育种材料的目标性状及其遗传特性，因而选择适宜的抗的目标性状及其遗传特性，因而选择适宜的抗源至关重要。源至关重要。8一、种质资源一、种质资源(即抗源即抗源)类型类型 (一一)地方品种地方品种 在长期自然选择和人工选择过程中，在长期自然选择和人工选择过程中，各地的原始地方品种积累了丰富的抗病性。各地的原始地方品种积累了丰富的抗病性。(二二)改良品种改良品种 国内育成的改良品种和由国外引进的国内育成的改良品种和由国外引进的改良品种综合性状好，多具有抗病效能高的主效抗病改良品种综合性状好，多具
8、有抗病效能高的主效抗病基因，又易于通过常规杂交育种方法转移抗病基因，基因，又易于通过常规杂交育种方法转移抗病基因，因而是当前利用最多的抗源。因而是当前利用最多的抗源。(三三)近缘植物近缘植物 栽培植物的近缘属、种具有高度的抗栽培植物的近缘属、种具有高度的抗病性和抗逆性，有极大的潜在应用价值。病性和抗逆性，有极大的潜在应用价值。9一、种质资源一、种质资源(即抗源即抗源)类型类型(四四)抗病中间材料抗病中间材料 已有的种质资源经加工和已有的种质资源经加工和创新后所得到了可直接用于育种的抗病新物种、创新后所得到了可直接用于育种的抗病新物种、新类型。抗病中间材料的来源主要有以下三个新类型。抗病中间材料
9、的来源主要有以下三个途径：途径：1 1种内杂交种内杂交 2 2远缘杂交远缘杂交 3 3诱发变异诱发变异 10二、抗病种质资源的搜集二、抗病种质资源的搜集 前苏联学者瓦维洛夫前苏联学者瓦维洛夫(N，T.Vavilov)在对植在对植物种质资源的系统考察和深入研究的基础物种质资源的系统考察和深入研究的基础上提出了上提出了作物起源中心学说作物起源中心学说，并认为在作，并认为在作物的原产地，存在大量有价值的变异。菇物的原产地，存在大量有价值的变异。菇可夫斯基进一步提出在植物与病原物的共可夫斯基进一步提出在植物与病原物的共同起源中心存在丰富的抗病类型。同起源中心存在丰富的抗病类型。1119781978年中
10、国农业科学院成立了作物品种资源研究所，各省区也先后设年中国农业科学院成立了作物品种资源研究所，各省区也先后设立了相应的研究机构，建立了现代化的国家长期种子库，有计划进行立了相应的研究机构，建立了现代化的国家长期种子库，有计划进行作物种质资源的搜集、保存、整理和研究工作。作物种质资源的搜集、保存、整理和研究工作。世界著名种质资源保存和研究中心还有全苏作物栽培研究所世界著名种质资源保存和研究中心还有全苏作物栽培研究所(VIR)VIR)、美美国农业部国家种子储藏研究室（国农业部国家种子储藏研究室（NSSLNSSL）、）、美国农业部植物遗传和种质美国农业部植物遗传和种质资源研究所、意大利农业研究所种质
11、研究室、国际玉米和小麦改良中资源研究所、意大利农业研究所种质研究室、国际玉米和小麦改良中心心(CIMMYT)CIMMYT)、国际水稻研究所国际水稻研究所(IRRI)IRRI)、斯拉夫玉米研究所、国际半干斯拉夫玉米研究所、国际半干旱热带地区作物研究所旱热带地区作物研究所(ICRISAT)ICRISAT)、日本农林省农业生物资源研究所、日本农林省农业生物资源研究所、印度农业研究所等。另外，设在罗马的国际植物遗传资源委员会印度农业研究所等。另外，设在罗马的国际植物遗传资源委员会(1(1BPGR)BPGR)还组织了国际基因库网络。还组织了国际基因库网络。二、抗病种质资源的搜集二、抗病种质资源的搜集 1
12、2植物种质资源的鉴定和评价植物种质资源的鉴定和评价 种质资源鉴定和评价的项目很多，种质资源鉴定和评价的项目很多，诸如分类地位、形态特征、农艺性状、抗逆性、抗病、抗虫性，诸如分类地位、形态特征、农艺性状、抗逆性、抗病、抗虫性，品质性状，生理和遗传特性等等。抗病性鉴定和抗源筛选一直品质性状，生理和遗传特性等等。抗病性鉴定和抗源筛选一直受到普遍重视。受到普遍重视。一个完整抗源筛选、鉴定和研究过程应包括如下内容：一个完整抗源筛选、鉴定和研究过程应包括如下内容：1抗病材料的鉴定和筛选抗病材料的鉴定和筛选 2抗病性性质研究抗病性性质研究 3遗传学研究遗传学研究 二、抗病种质资源的搜集二、抗病种质资源的搜集
13、 13第三节 植物抗病性鉴定 抗病性鉴定是植物抗病育种工作的重要环节，抗病性鉴定是植物抗病育种工作的重要环节，其主要任务是在病害自然流行或人工接种发其主要任务是在病害自然流行或人工接种发病的条件下，鉴别植物材料的抗病性类型和病的条件下，鉴别植物材料的抗病性类型和评定抗病性程度。抗病性鉴定主要用于抗原评定抗病性程度。抗病性鉴定主要用于抗原筛选、杂交后代选择和高代品系、品种的比筛选、杂交后代选择和高代品系、品种的比较评定。较评定。14一、基本要求一、基本要求 (一一)目标明确目标明确 根据育种目标，确定对象病害或小种，根据育种目标，确定对象病害或小种，所期望抗病类型和应达到的抗病性水平，有针对性地
14、所期望抗病类型和应达到的抗病性水平，有针对性地选用鉴定方法。选用鉴定方法。(二二)结果准确结果准确 鉴定结果应能代表该材料在病害自然流鉴定结果应能代表该材料在病害自然流行条件下的病害水平以及在生产中产量或品质的损失行条件下的病害水平以及在生产中产量或品质的损失程度。程度。(三三)全面衡量全面衡量 对重要抗源材料或品种，应全面鉴定其对重要抗源材料或品种，应全面鉴定其潜在的抗病能力而不以一时二地的育种要求而决定取潜在的抗病能力而不以一时二地的育种要求而决定取舍，需针对多种病害或小种，在不同生育阶段，在变舍，需针对多种病害或小种，在不同生育阶段，在变动的环境条件下用多种方法测定。动的环境条件下用多种
15、方法测定。15(四四)经济、快速经济、快速 鉴定方法应有利于节省人力、物力、鉴定方法应有利于节省人力、物力、简便易行，适于在较短时期内筛选大量育种材料。简便易行，适于在较短时期内筛选大量育种材料。(五五)实行标准化实行标准化 不断改进鉴定方法，逐步实行规格化、不断改进鉴定方法，逐步实行规格化、标准化，不断提高鉴定结果的准确性、可重复性与可标准化，不断提高鉴定结果的准确性、可重复性与可比性。比性。(六六)实行联合鉴定实行联合鉴定 加强不同地区、不同层次的育种单加强不同地区、不同层次的育种单位之间的协作，建立统一病圃，实行多点联合鉴定。位之间的协作，建立统一病圃，实行多点联合鉴定。并加强国内外信息
16、交流，及时掌握小种变化情况和抗并加强国内外信息交流，及时掌握小种变化情况和抗源品种抗病性变异动态。源品种抗病性变异动态。一、基本要求一、基本要求16二、抗病性鉴定方法二、抗病性鉴定方法 植物抗病性鉴定的方法很多，可以在群体水平、个体植物抗病性鉴定的方法很多，可以在群体水平、个体水平乃至组织和细胞水平，按照不同的要求进行鉴定。水平乃至组织和细胞水平，按照不同的要求进行鉴定。这些方法按鉴定的这些方法按鉴定的场所场所区分有区分有田间鉴定田间鉴定和和室内鉴定室内鉴定；按植物材料的按植物材料的生育阶段或状态生育阶段或状态区分区分有成株鉴定有成株鉴定，苗期苗期鉴定鉴定和和离体鉴定离体鉴定，按评价抗病性的指
17、标区分有，按评价抗病性的指标区分有直接鉴直接鉴定定法和法和间接鉴定间接鉴定法。法。田间鉴定是最基本的鉴定方法，田间鉴定是最基本的鉴定方法，是评价其他方法鉴定结果的主要依据。是评价其他方法鉴定结果的主要依据。17(一一)田间鉴定田间鉴定 在田间自然条件下进行，是最基本的鉴在田间自然条件下进行，是最基本的鉴定方法。田间鉴定能在植物群体和个体两个层次认识定方法。田间鉴定能在植物群体和个体两个层次认识抗病性，尤适于鉴定成株抗病性、慢发抗病性、耐病抗病性，尤适于鉴定成株抗病性、慢发抗病性、耐病性、避病性等。在田间通过病害发生的系统调查，可性、避病性等。在田间通过病害发生的系统调查，可以揭示植株各发育阶段
18、的抗病性变化。与其他鉴定方以揭示植株各发育阶段的抗病性变化。与其他鉴定方法相比，田间鉴定能较全面地反映出抗病性类型和水法相比，田间鉴定能较全面地反映出抗病性类型和水平。平。品种抗病性鉴定结果能较好地代表品种在生产中品种抗病性鉴定结果能较好地代表品种在生产中的实际表现。的实际表现。二、抗病性鉴定方法二、抗病性鉴定方法 但是，田间鉴定周期长，受生长季节限制，不适于对大量育种材料进行初筛。在田间不能接种危险性新病原或新小种，通常也难以分别鉴定对多种病害或多个小种的抗病性。田间环境条件较难控制，不宜研究单个环境因子对抗病性的影响。18 田间鉴定需在特设的抗病性鉴定圃即病圃田间鉴定需在特设的抗病性鉴定圃
19、即病圃(disease disease nursery)nursery)中实施。依初侵染菌源不同，病圃可分为天中实施。依初侵染菌源不同，病圃可分为天然病圃与人工病圃两种类型。然病圃与人工病圃两种类型。天然病圃依靠自然菌源造成病害流行，因此应设在病天然病圃依靠自然菌源造成病害流行，因此应设在病害常发区和老病区的重病地块，并采用调节播期，灌害常发区和老病区的重病地块，并采用调节播期，灌水，施肥等措施促进发病。水，施肥等措施促进发病。天然病圃可以按统一的设计，用同样试验材料的同批天然病圃可以按统一的设计，用同样试验材料的同批种子在不同地区多点设置，这称为统一病圃种子在不同地区多点设置，这称为统一病圃
20、 。人工病圃用病原物进行接种，造成人为的病害流行。人工病圃用病原物进行接种，造成人为的病害流行。二、抗病性鉴定方法二、抗病性鉴定方法 19(二二)室内鉴定室内鉴定 在温室以及人工气候室、植物生长箱或在温室以及人工气候室、植物生长箱或其他人工设施内鉴定植物抗病性，不受生长季节和自其他人工设施内鉴定植物抗病性，不受生长季节和自然条件的限制，且然条件的限制，且主要在苗期鉴定主要在苗期鉴定，周期短，可以在，周期短，可以在较短期间内进行大量育种材料的初步筛选和比较。较短期间内进行大量育种材料的初步筛选和比较。在温室和植物生长箱内虽然能接种鉴定包括成株期在在温室和植物生长箱内虽然能接种鉴定包括成株期在内的
21、各生育期的抗病性，但为了经济有效地利用空间，内的各生育期的抗病性，但为了经济有效地利用空间，多进行苗期鉴定。苗期鉴定省工省时，出结果快，适多进行苗期鉴定。苗期鉴定省工省时，出结果快，适于大量材料的初步筛选和比较于大量材料的初步筛选和比较。难以完全模拟田间生态条件难以完全模拟田间生态条件，鉴定针对单株，难以反，鉴定针对单株，难以反映群体抗病性、耐病性和避病性。映群体抗病性、耐病性和避病性。二、二、抗病性抗病性鉴定方法鉴定方法 20(三三)离体鉴定离体鉴定 如果所要鉴定的抗病性能够在器官、组如果所要鉴定的抗病性能够在器官、组织和细胞水平表达，与整个植株的形态和机能特征无织和细胞水平表达，与整个植株
22、的形态和机能特征无关，那么就可能利用离体的器官、组织、细胞作材料，关，那么就可能利用离体的器官、组织、细胞作材料，进行抗病性鉴定。进行抗病性鉴定。离体材料需用培养液或水培养并补充细胞激动素、苯离体材料需用培养液或水培养并补充细胞激动素、苯胼眯唑等植物激素，以保持其正常的生理状态和抗病胼眯唑等植物激素，以保持其正常的生理状态和抗病能力。能力。离体鉴定作为一种抗病性的实验室辅助鉴定方法，具离体鉴定作为一种抗病性的实验室辅助鉴定方法，具有快速易行、可在短时间内筛选大量材料的优点。有快速易行、可在短时间内筛选大量材料的优点。二、抗病性二、抗病性鉴定鉴定方法方法 21 离体鉴定还可同时分别测定同一植物材
23、料对不同病原离体鉴定还可同时分别测定同一植物材料对不同病原物或不同小种的抗病性，也可以鉴定田间任一单株当物或不同小种的抗病性，也可以鉴定田间任一单株当代的抗病性而不妨碍其结实，便于在重点杂交组合的代的抗病性而不妨碍其结实，便于在重点杂交组合的后代分离群体中选拔抗病单株。后代分离群体中选拔抗病单株。部分病原真菌和病原细菌能产生植物毒素部分病原真菌和病原细菌能产生植物毒素(寄主选择寄主选择性毒素和非寄主选择性毒素性毒素和非寄主选择性毒素)，植物离体材料对多种，植物离体材料对多种毒素的抗性能代表植株抗病性，可利用毒素代替病原毒素的抗性能代表植株抗病性，可利用毒素代替病原菌进行抗病性鉴定。菌进行抗病性
24、鉴定。病原菌产生的毒素还用于处理植物原生质体，筛选抗病原菌产生的毒素还用于处理植物原生质体，筛选抗病突变细胞。病突变细胞。二、抗病性鉴定方法二、抗病性鉴定方法 22(四四)间接鉴定间接鉴定 是以一些生理的、生物化学的、形态的，是以一些生理的、生物化学的、形态的，血清学的性状为指标来间接地判定抗病性的水平。这血清学的性状为指标来间接地判定抗病性的水平。这些性状可能与病原物的侵染过程或抗病性的表达有一些性状可能与病原物的侵染过程或抗病性的表达有一定的关系，也可能没有病理学意义，仅仅与抗病性水定的关系，也可能没有病理学意义，仅仅与抗病性水平之间有显著的相关性。平之间有显著的相关性。植物组织的电生理学
25、特性是较好的抗病性间接鉴定指植物组织的电生理学特性是较好的抗病性间接鉴定指标。标。抗病性的间接鉴定，只有当其鉴定结果与田间鉴定结抗病性的间接鉴定，只有当其鉴定结果与田间鉴定结果一致时，才有可能付诸使用但也不能完全取代常规果一致时，才有可能付诸使用但也不能完全取代常规鉴定方法。鉴定方法。二、抗病性鉴定方法二、抗病性鉴定方法 23三、接种技术和田间试验设计三、接种技术和田间试验设计 （一）接种技术（一）接种技术 通过人工接种诱发病害发生是抗病通过人工接种诱发病害发生是抗病性鉴定的基本手段。为保证接种成功；必需要培育处性鉴定的基本手段。为保证接种成功；必需要培育处于规定发育阶段，无病虫发生的健壮植株
26、，使用高质于规定发育阶段，无病虫发生的健壮植株，使用高质量的代表性接种体量的代表性接种体(菌种菌种)，采用适宜的接种方法，在，采用适宜的接种方法，在接种和潜育期间保持适于侵染发病的环境条件。接种和潜育期间保持适于侵染发病的环境条件。在抗病性鉴定中常用的接种方法有以下在抗病性鉴定中常用的接种方法有以下7类：类：24 1喷雾接种法（孢子+水+吐温20）2.喷粉接种法（干孢子粉+滑石粉）3病植物接种法（利用得病植物）4直接接种法（病原菌培养物）5.致伤接种法（利用针刺等制造创伤）6.介体接种法（利用一些传毒介体）7.土壤接种法（麦粒或玉米粉等混入土壤）三、接种技术和田间试验设计三、接种技术和田间试验
27、设计 25 在接种时，必须采用有代表性的接种物。在接种时，必须采用有代表性的接种物。首先要保证接种物种首先要保证接种物种(或变种、专化型或变种、专化型)的真的真实性实性，不得混杂有其它类群，另外还要求接种，不得混杂有其它类群，另外还要求接种物在致病性物在致病性(或毒性或毒性)上的上的代表性代表性。病原物群体。病原物群体大，变异性强，往往包含有多个致病性大，变异性强，往往包含有多个致病性(或毒或毒性性)不同的小种或株系。如果希望育种材料抵不同的小种或株系。如果希望育种材料抵抗的对象是病原物总体而不是其中某一毒性基抗的对象是病原物总体而不是其中某一毒性基因型，则应当使用混合菌种接种。在小种专化因型
28、，则应当使用混合菌种接种。在小种专化性抗病性鉴定中，如果需要了解对病原物各个性抗病性鉴定中，如果需要了解对病原物各个毒性类型的抵抗性，就要用单一小种，甚至是毒性类型的抵抗性，就要用单一小种，甚至是单孢菌系接种。单孢菌系接种。三、接种技术和田间试验设计三、接种技术和田间试验设计 26 接种时还必须掌握适宜的诱发强度接种时还必须掌握适宜的诱发强度。调节诱发强度可从控制接种菌量和调节病圃调节诱发强度可从控制接种菌量和调节病圃的环境条件两方面下手。对于低速流行病害，的环境条件两方面下手。对于低速流行病害，应以调节接种菌量为主来掌握诱发强度，对应以调节接种菌量为主来掌握诱发强度，对于流行速度高的病害，则
29、应以调节环境条件于流行速度高的病害，则应以调节环境条件为主。为主。为保证接种成功，田间喷雾或喷粉接种应选为保证接种成功，田间喷雾或喷粉接种应选择傍晚有结露条件时进行或接种后用塑料布择傍晚有结露条件时进行或接种后用塑料布覆盖保湿。覆盖保湿。三、接种技术和田间试验设计三、接种技术和田间试验设计 27(二二)田间试验设计田间试验设计 试验地的选择试验地的选择 病圃应设在地势平坦，土质与土壤肥力均匀，病圃应设在地势平坦，土质与土壤肥力均匀，排灌方便的田块内，四周无高大建筑物或树木。土传病害受土排灌方便的田块内，四周无高大建筑物或树木。土传病害受土壤差异影响更大，对试验地要求更为严格壤差异影响更大，对试
30、验地要求更为严格)应多次耕耙匀地，接应多次耕耙匀地，接菌量务求均匀。菌量务求均匀。试验小区的大小试验小区的大小 1-41-4行一个小区行一个小区重复次数重复次数2-32-3次次设标准感病品种和抗病品种对照，以利于试验资料的统计分析。设标准感病品种和抗病品种对照，以利于试验资料的统计分析。随机区组设计随机区组设计三、接种技术和田间试验设计三、接种技术和田间试验设计 28 病圃周围设保护行。对气传病害，比较品种或品系的病圃周围设保护行。对气传病害，比较品种或品系的定量抗病性时，小区间应有足够的间隔或种植隔离植定量抗病性时，小区间应有足够的间隔或种植隔离植物，以减少菌源交流造成的小区间干扰。物，以减
31、少菌源交流造成的小区间干扰。在每一排或两排试验区之间与株行垂直的方向设一诱在每一排或两排试验区之间与株行垂直的方向设一诱发行，诱发行种植对目标病害高度感染，对其它病害发行，诱发行种植对目标病害高度感染，对其它病害高度抵抗的品种，先接种诱发行，发病产孢后，均匀高度抵抗的品种，先接种诱发行，发病产孢后，均匀地侵染试验区。地侵染试验区。三、接种技术和田间试验设计三、接种技术和田间试验设计 29（三）育种过程中的抗性鉴定试验（三）育种过程中的抗性鉴定试验 杂种圃或选种圃均单株种植，小区按组合及系统顺序杂种圃或选种圃均单株种植，小区按组合及系统顺序排列，不设重复，排列，不设重复，以亲本为对照，接种混合小
32、种，以亲本为对照，接种混合小种，选择优良抗病单株。选择优良抗病单株。品系预备试验以比较产量等农艺性状为主，需要时可品系预备试验以比较产量等农艺性状为主，需要时可在病圃内鉴定，设置标准抗病和感病品种对照。小区在病圃内鉴定，设置标准抗病和感病品种对照。小区面积面积10m2左右，尽量设置重复采用间比法或互比法排左右，尽量设置重复采用间比法或互比法排列，接种多小种混合菌种或进行自然发病鉴定。列，接种多小种混合菌种或进行自然发病鉴定。三、接种技术和田间试验设计三、接种技术和田间试验设计 30四、抗病性的分级评定四、抗病性的分级评定 （一）定性分级（一）定性分级 对过敏性坏死反应的对过敏性坏死反应的抗病性
33、，或抗扩展为主的抗病性，普遍抗病性，或抗扩展为主的抗病性，普遍采用按反应型来分级的方法。反应型的采用按反应型来分级的方法。反应型的分级主要依据侵染点坏死反应的强弱、分级主要依据侵染点坏死反应的强弱、病斑大小、形状与色泽、病斑上子实体病斑大小、形状与色泽、病斑上子实体发育程度等特征划分发育程度等特征划分。31代号 抗病性等级反应型特点0完全免疫肉眼不见任何症状0；近免疫仅生黄白色枯斑，无孢子堆1高度抗病孢子堆极小，四周枯斑明显2中度抗病孢子堆小到中等，四周有枯死圈，圈内常出现绿岛。3中度感病孢子堆中等到大，四周无枯死圈，圈内常出现绿色4高度感病孢子堆大，常相互愈合，四周不退绿X混杂型接种统一种小
34、种在同一叶片上引致各种病斑产生表表72 小麦秆锈病反应型的划分标准小麦秆锈病反应型的划分标准 32四、抗病性的分级评定四、抗病性的分级评定（二）定量分级 病情定量调查指标很多，最常用的是发病率、严重度和病情指数。发病率指病株率、病叶率、病果率、病茎率，系发病个体数占调查个体总数的百分率，用以表示发病的普遍程度。病情指数为发病率和严重度的综合值，以植株为调查单位时，其计算公式为 （各级病株数各级严重度）病情指数（%）=100%调查总株数最高严重度330免 疫叶上无可见症状0；近免疫叶上有枯死斑1高度抗病叶上病斑小，其上菌丝层稀薄，透过菌丝可见绿色叶面，偶见较大病斑，但仍透绿2中度抗病叶上病斑直径
35、小于1mm，菌丝层较厚，不透绿，能产生一定量的孢子3中度感病叶上病斑较多，直径大于1mm，菌丝层厚，生长旺盛，产孢量大，病斑不连片4高度感病叶上病斑多，直径大于1mm，菌丝层厚，生长旺盛，产孢量大，病斑连片表73 小麦白粉病苗期反应型分级标准 34五、抗病基因的推导五、抗病基因的推导 为了解作物品种或育种材料所具有的抗病基因，除了采用常规遗传分析方法外，还可以不通过杂交而根据“基因对基因”原理进行基因推导。该法用一系列菌系(小种)分别接种已知抗病基因的单基因系和待测材料，比较它们的抗感反应，依据下述法则就可能大致判断待测材料所具有的抗病基因。基因推导的主要法则有：35 l.如果已知单基因系和待
36、测品种对一系列菌系如果已知单基因系和待测品种对一系列菌系(小种小种)产生相同的低反应型或高反应型，则待测品种具有与产生相同的低反应型或高反应型，则待测品种具有与已知单基因系相同的基因。已知单基因系相同的基因。2.如果一个已知单基因系对一个菌系如果一个已知单基因系对一个菌系(小种小种)表现低反表现低反应型，而待测品种表现高反应型，则后者不含该单基应型，而待测品种表现高反应型，则后者不含该单基因系所具有的基因。因系所具有的基因。3.如果已知单基因系和待测品种对一个菌系如果已知单基因系和待测品种对一个菌系(小种小种)表表现不同的低反应型，则两者所含的抗病基因互不相同。现不同的低反应型，则两者所含的抗
37、病基因互不相同。4如果待测未知基因品种表现的低反应型比已知单如果待测未知基因品种表现的低反应型比已知单基因系低，则它除了可能含有已知单基因系的基因外，基因系低，则它除了可能含有已知单基因系的基因外，还含有另一个控制较低反应型并对已知基因是上位的还含有另一个控制较低反应型并对已知基因是上位的基因。基因。五、抗病基因的推导五、抗病基因的推导 36五、抗病基因的推导五、抗病基因的推导 但是，由于表现型相同，基因型不一定相同，且基因但是，由于表现型相同，基因型不一定相同，且基因表达受所用菌系毒性、基因间互作、遗传背景和环境表达受所用菌系毒性、基因间互作、遗传背景和环境条件等因素影响。因此，有时需要条件
38、等因素影响。因此，有时需要对推导的基因作进对推导的基因作进一步的验证，主要方法有：一步的验证，主要方法有：(1)将推导的具有某个抗病基因的品种与具有该基因将推导的具有某个抗病基因的品种与具有该基因的单基因系杂交，用无毒性菌系的单基因系杂交，用无毒性菌系(小种小种)测试杂交测试杂交F2代，代，如无抗病性分离，则证实推导正确。如无抗病性分离，则证实推导正确。也可利用单体分也可利用单体分析法对推导基因进行染色体定位来验证。这种杂交方析法对推导基因进行染色体定位来验证。这种杂交方法是主要的可靠的验证方法。法是主要的可靠的验证方法。(2)分析待测品种的亲本谱系是否含有所推导的基因分析待测品种的亲本谱系是
39、否含有所推导的基因。(3)对于温度敏感性抗病基因，可通过在不同温度下对于温度敏感性抗病基因，可通过在不同温度下接种，验证推导结果是否正确。接种，验证推导结果是否正确。还可以利用基因间的还可以利用基因间的连锁关系或抗病基因的特异蛋白质进行验证。连锁关系或抗病基因的特异蛋白质进行验证。37六、水平抗病性鉴定方法商榷六、水平抗病性鉴定方法商榷 水平抗病性即小种非专化性抗病性，以水平抗病性即小种非专化性抗病性，以不具有小种专化性为特点，但实际上不不具有小种专化性为特点，但实际上不可能接种所有小种予以确认，只能根据可能接种所有小种予以确认，只能根据部份小种鉴定结果或依据其相关性质推部份小种鉴定结果或依据
40、其相关性质推定。水平抗病性鉴定是一个值得商榷并定。水平抗病性鉴定是一个值得商榷并继续探讨的问题。已提出的主要鉴定方继续探讨的问题。已提出的主要鉴定方法有下述法有下述6种：种：38六、水平抗病性鉴定方法商榷六、水平抗病性鉴定方法商榷(一一)历史考察法历史考察法 对已栽培多年的老品种可通过对已栽培多年的老品种可通过查阅各地历年病情调查或抗病性鉴定资料，了查阅各地历年病情调查或抗病性鉴定资料，了解其抗病稳定性。解其抗病稳定性。(二二)小种圃法或分小种鉴定法小种圃法或分小种鉴定法：将一套供试品：将一套供试品种，种于各小种圃中，接种不同的小种或菌系，种，种于各小种圃中，接种不同的小种或菌系，病圃按随机区
41、组设计，设感病对照，所得病情病圃按随机区组设计，设感病对照，所得病情数据进行数据进行(品种小种重复品种小种重复)的三维方差分析。的三维方差分析。(三三)等级系列法等级系列法：按品种对不同小种抗病性强按品种对不同小种抗病性强弱，按序排列成阵；如呈恒定等级序列，比如弱，按序排列成阵；如呈恒定等级序列，比如某品种的抗病性名次，不论在哪个小种圃中总某品种的抗病性名次，不论在哪个小种圃中总是不变，则该品种的抗性为水平抗性。是不变，则该品种的抗性为水平抗性。39六、水平抗病性鉴定方法商榷六、水平抗病性鉴定方法商榷(四四)多点联合鉴定法多点联合鉴定法 在病原物小种变异发生在病原物小种变异发生较快的易变地区和
42、病菌群体小种组成不同的较快的易变地区和病菌群体小种组成不同的常发区进行多点联合鉴定，连续数年，凡抗常发区进行多点联合鉴定，连续数年，凡抗性表现稳定者，可能为水平抗性品种，可进性表现稳定者，可能为水平抗性品种，可进入小种圃或其他高级鉴定试验。入小种圃或其他高级鉴定试验。(五五)方块圃法或流行速度法方块圃法或流行速度法 垂直抗性的主要垂直抗性的主要流行学作用在于降低初始菌量，而水平抗性流行学作用在于降低初始菌量，而水平抗性的作用则主要在于降低流行速度，凡流行速的作用则主要在于降低流行速度，凡流行速度显著低于感病对照的，应当具有较强的水度显著低于感病对照的，应当具有较强的水平抗性。平抗性。40六、水
43、平抗病性鉴定方法商榷六、水平抗病性鉴定方法商榷(六六)遗传法遗传法 将供试品种与感病品种将供试品种与感病品种(最最好不含垂直抗性基因且水平抗病性又很好不含垂直抗性基因且水平抗病性又很弱弱)杂交，按其子一代、二代及三代的抗杂交，按其子一代、二代及三代的抗病性表现和分离情况，进行抗性类型判病性表现和分离情况，进行抗性类型判断。如呈数量性状遗传，可定为水平抗断。如呈数量性状遗传，可定为水平抗性，如呈质量性状遗传，则多半是垂直性，如呈质量性状遗传，则多半是垂直抗性。抗性。41第四节第四节 植物抗病育种的途径植物抗病育种的途径 一、引一、引 种种 由国外或国内其它省区引入抗病品种直接用于生产，由国外或国
44、内其它省区引入抗病品种直接用于生产，是一项收效快而又简便易行的防病措施。是一项收效快而又简便易行的防病措施。用于生产的引种应有预见地进行，要有明确的引种目用于生产的引种应有预见地进行，要有明确的引种目的，事先需了解有关品种的谱系、生态特点，性状特的，事先需了解有关品种的谱系、生态特点，性状特点和原产地的生产水平等基本情况，并与本地生态条点和原产地的生产水平等基本情况，并与本地生态条件和生产水平比较分析，评价引种的可行性。件和生产水平比较分析，评价引种的可行性。由于原产地和引进地区的病害种类和小种区系不同，由于原产地和引进地区的病害种类和小种区系不同，原产地的抗病品种引入后可能表现感病，而在原产
45、地原产地的抗病品种引入后可能表现感病，而在原产地感病的品种引入后也可能抗病。引种时必须按照检疫感病的品种引入后也可能抗病。引种时必须按照检疫要求严格检疫，以防引入危险性病虫害。要求严格检疫，以防引入危险性病虫害。引进后在生产上大面积种植的品种不宜在当地作为抗引进后在生产上大面积种植的品种不宜在当地作为抗源用于抗病育种。源用于抗病育种。42 二、系统选种二、系统选种 系统选种法又称单株选择法，是一种改进品种抗病性系统选种法又称单株选择法，是一种改进品种抗病性的简便方法，在开展群众性育种工作中，最能发挥作的简便方法，在开展群众性育种工作中，最能发挥作用。用。作物品种的群体不会是绝对纯的，常有遗传异
46、质性存作物品种的群体不会是绝对纯的，常有遗传异质性存在。在感病品种群体中，因遗传性的分离，异交，突在。在感病品种群体中，因遗传性的分离，异交，突变以及其他原因会出现极少数抗病的单株、单穗、单变以及其他原因会出现极少数抗病的单株、单穗、单个块茎或块根以及由芽变产生的枝条、茎蔓等。个块茎或块根以及由芽变产生的枝条、茎蔓等。异交作物群体中选出的抗病单株，经过几代自交和病异交作物群体中选出的抗病单株，经过几代自交和病圃鉴定，形成抗病性稳定的自交系，作进一步的改良。圃鉴定，形成抗病性稳定的自交系，作进一步的改良。第四节第四节 植物抗病育种的途径植物抗病育种的途径 43 三、常规杂交育种三、常规杂交育种
47、有性杂交是基因重组，扩大遗传变异，创造有性杂交是基因重组，扩大遗传变异，创造新类型、新品种的有效途径。作物种内品种新类型、新品种的有效途径。作物种内品种间的有性杂交是最基本、最重要的育种途径，间的有性杂交是最基本、最重要的育种途径，因而称为常规杂交育种。因而称为常规杂交育种。(一一)品种间杂交品种间杂交 种内品种间杂交育种，亲本种内品种间杂交育种，亲本容易选配，也容易杂交，子代群体不需过大，容易选配，也容易杂交，子代群体不需过大，个体间性状差异较小，性状较早稳定，育成个体间性状差异较小，性状较早稳定，育成良种的机会较多。良种的机会较多。第四节第四节 植物抗病育种的途径植物抗病育种的途径 44
48、品种间杂交育种亲本选配的一般原则品种间杂交育种亲本选配的一般原则为：为：(1)亲本应在适应性、产量水平、综合性状和亲本应在适应性、产量水平、综合性状和抗病性诸方面具有突出的优点，且遗传力高，抗病性诸方面具有突出的优点，且遗传力高，缺点较少又较易克服；缺点较少又较易克服；(2)亲本间的主要性状要互补，亲本之一应为亲本间的主要性状要互补，亲本之一应为综合性状好的当地适应品种综合性状好的当地适应品种(农艺亲本农艺亲本)，另一，另一亲本具有高度抗病性亲本具有高度抗病性(抗病亲本抗病亲本)；(3)亲本间亲缘关系较远，遗传差异较大；亲本间亲缘关系较远，遗传差异较大；(4)一般配合力较强。一般配合力较强。第
49、四节第四节 植物抗病育种的途径植物抗病育种的途径 45 品种间杂交的选种程序有系谱法和混合法两种基本类品种间杂交的选种程序有系谱法和混合法两种基本类型。现以自交作物的系谱法为例，简要介绍如下：型。现以自交作物的系谱法为例，简要介绍如下：F1代：每组合种一小区，一般代：每组合种一小区，一般1020株，稀植。株，稀植。F1代不淘汰，按组合收获所有的植株。代不淘汰，按组合收获所有的植株。F2代：每组合种一小区，一般代：每组合种一小区，一般10002000株，稀植。株，稀植。适当的种植亲本，择优良单株，分别考种和脱粒。综适当的种植亲本，择优良单株，分别考种和脱粒。综合合F1和和F2的表现，淘汰不良组合
50、。的表现，淘汰不良组合。F3代：将每个选出的代：将每个选出的F2代单株后代单株种成代单株后代单株种成1行，行，即株行，严格选择，株行中选择最优良的单株，分别即株行，严格选择，株行中选择最优良的单株，分别考种和脱粒。考种和脱粒。F4代：种植株行和精选单株的方法同代：种植株行和精选单株的方法同F3代，但精选的代，但精选的株数较少。株数较少。第四节第四节 植物抗病育种的途径植物抗病育种的途径 46 F5代：种植株行和选择方法同代：种植株行和选择方法同F4代，进一步精选少代，进一步精选少数单株，到数单株，到F5代选株已基本上达到了纯和。代选株已基本上达到了纯和。F6代：将上代入选的单株种子分别按小区密
