抗病育种的步骤和方法如下(精).doc

抗病育种的步骤和方法如下： 一、 抗源的选择 广泛授集育种原始材料，从中筛选具有能抗某种或某几种，或抗某一病害的不同生理小种的亲本作为抗源，这是选育抗病品种的最为重要的物质基础。抗病基因的主要供体之一是作物的近缘野生植物，目前育成的各种作物的抗病品种，大都是将野生近缘植物的抗病基因（或其衍生种）导入新品种而育成的。一般说来，作物初生基因中心或多样性中心，即寄主、寄生物的共同发源地，寄主的抗病类型和病菌的毒性类型，往往最为复杂多样。例如美国在土耳其南部授集到一个小麦标本（编号PI178383），能抗条锈病4个生理小种，腥黑穗病的35个和矮腥黑穗病的10个生理小种。菲律宾国际水稻研究所在6723个原始材料中筛选抗草丛矮缩病的抗源，结果从印度的一个野生稻（O. nivara）中找到了抗源。苏联在墨西哥野生棉种中找到了抗棉花黄萎病的抗源，并育成了抗病品种塔什干1号、3号。 其次，选用抗源时，必须了解本地区本作物主要病害病菌类型及主要生理小种的组成、抗源的抗谱大小。如1963年因出现条中13、16号小种，使南大2419小麦失去抗性；1972年出现新小种条中18、19号，使阿勃、丰产3号小麦失去抗性。据研究，抗源的抗谱与抗性持久性有关系。例如抗条锈品种尤皮Ⅱ，抗10个小种，对1个小种感病，维持抗性18年；丰产3号对7个小种免疫，5个小种抗，2个小种感，维持抗性9年；北京8号对1个小种免疫，2个小种抗，6个小种感病，维持抗性4年。 选育抗病品种，利用野生近缘植物或古老的地方品种，往往会带来若干不易克服的缺点，所以一般以利用其衍生种作抗源比较好。例如，用“高加索”作为抗白粉病亲本，高加索的抗源来自德国品种牛朱特（牛朱特与无芒4号杂交，再与无芒1号回交育成高加索），而牛朱特的抗源来自黑麦，抗源也可用人工诱变方法自行创造。 必须指出，抗源单一化，实质上就是品种单一化，容易使新品种失去抗性。因此必须广泛授集抗源。 例如，日本从1932年就开始进行抗稻瘟病基因的分析研究工作。已鉴定出稻瘟病菌有T、C、N三个群共18个类型，并鉴定出14个抗病基因，其中只有pi-a和pi-i是日本的，其它12个基因都是从国外引进的。如中国的“杜稻”、“荔枝红”（pi-k基因），美国的“辛尼斯”（pi-z），巴基斯坦的“塔杜康”（pi-ta、pi-ta1），印度的TKM-6（pi-zt），印尼的“金娜”（pi-b），马来西亚的“美丽克库宁”（pi-b）等。目前由于生理小种的变化，如中国的杜稻等具有pi-k，或pi-ta2等基因的抗病品种已失去抗性。因而如能累积对所有小种的抗病基因，则可以增强品种的抗病性。 日本对水稻抗白叶枯的育种也十分重视。按日本病原菌的菌型和其相对的抗病品种，大致分为四个群和五个菌系（表1）。 其中I型菌系群在日本全国都有分布，黄玉群对菌系I的抗性由一对显性基因Xa－1所控制，而R. Emas群对菌型I和II的抗性是由两对联锁的显性基因Xa－1和Xa－2控制的。不同抗病品种的抗病机制也是不相同的。 品种群 菌系群（型） 所属主要品种 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ 金南凤群 S S S S S 金南凤，十石，朝日，幸风，日本晴，霜月等 黄玉群 R S S S R 黄玉，全胜26，农林27，朝风，丰沃，大淀，滨风等 R1 Emas R R S S R R. Emas，塔杜康，Te-Tep，nigeria5，NepVai 早生爱国群 R R R S R 早生爱国3号，中新120，TKM-6，lead rice 二、 育种材料的抗病性鉴定 抗病性鉴定是育种工作基本环节之一。正确的鉴定，又是正确选择的重要依据。 1、 抗病性鉴定的方式与方法 鉴定抗病性最可靠的方法是直接测定植物的感病性。一般分为： （1）田间鉴定和室内鉴定 田间鉴定容易受气候条件的干扰，有时结果不甚可靠。有些病害有时在自然情况下不发病，必须用人工方法，创造充分发病的条件，如喷水、遮荫、调节播种期和增加施肥量等，或送到经常发病的地区鉴定。 室内鉴定可以不受季节性限制，并便于控制使用各个小种和防止危险性病原菌的污染。但必须有调节温湿度和光照的设施。同时，有些病害，如麦类锈病，马铃薯晚疫病等，抗性常常显现在成株期，如果在温室内鉴定，占用面积较大，鉴定材料不可能很多，故室内鉴定适合于苗期鉴定。 （2）成株期鉴定和苗期鉴定 某些病害成株期鉴定与苗期鉴定基本一致。有些病害如小麦锈病，有时苗期感病而在成株期抗病。 成株期鉴定一般都在田间进行，最好另设病圃。某些气传病害常发病地区，可种植诱发行，行内种植1－3个最感病品种的混合种子，每隔一定距离种一长行，与鉴定材料的行向垂直，并在鉴定材料中隔一定距离，种植抗病和感病对照品种，以便检验发病是否均匀，必要时计算相对病指。 但为了保证充分发病并获得较为可靠的结果，应该进行人工接种鉴定。接种的方法有①注射接种：在适当的生育期（条锈在拔节前后，秆锈在孕穗期）注射本地区的流行小种病孢子悬浮液，并调节环境条件，以利发病。注射接种可在诱发行（每隔1米）注射若干株，也可注射在鉴定材料茎秆上。②分圃接种：对杂种后代材料一般采用混合菌种接种，如需要分小种接种，可采用分圃鉴定（1个小种一个圃），小种圃间隔约100米。每个圃中的材料，种植一米长短行即可。③喷雾接种：用孢子悬浮液喷洒整个小种圃，用塑料薄膜覆盖保湿，这样发病快，可防止小种间污染。 苗期鉴定一般在温室内进行，在短时期内可获得大量材料的鉴定结果。苗期接种一般采用扫抹法，滑石粉稀释孢子撒接法等。 其它接种方法因病害种类不同而异，如小麦赤霉病可用麦粒地表接种，腥黑穗病、线虫病可用孢子或虫瘿拌种接种。棉花枯黄萎病，可用肥料拌残毒物（菌种）沟施接种。水稻白叶枯病（伤口传染）可用剪叶或针刺的方法接种。还有些植物的病害，可用植株上摘下来的叶子接种。 2、 病害指标和记载方法 目前各种作物抗病性鉴定所用的指标大致有三项：即反应型、普遍率和严重率。 （1）反应型 这是鉴定过敏性坏死反应抗病性普遍采用的定性分级方法。它表现在植物保护反应的强度和孢子堆的大小方面，主要反应品种的垂直抗性。 麦类锈病一般分为下列等级： “0” 免疫，不产生夏孢子堆，完全无症状； “0；”高抗，不产生夏孢子堆，但产生枯死病斑和失绿反应； “1” 抗，孢子堆小而少，常不破裂，周围有枯死反应； “2” 中抗，夏孢子堆小到中，周围有枯死或失绿反应，秆锈夏孢子堆常生长在绿岛中（周围有坏死环）； “3” 中感，夏孢子堆中等大小，周围无枯死反应，但有轻微失绿现象； “4” 高感，夏孢子堆大而多，周围无枯死反应，早期失绿现象不明显（秆锈夏孢子堆愈合）； “X” 混合型，夏孢子堆大小和反应变化不定，同一叶片上出现不同类型的反应。 对小麦赤霉病，也可用抗病性反应级。其标准是： 1级 高抗，病害仅局限于接种小穗上，不扩展到穗轴上； 2级 中抗，接种小穗发病后，病害可扩展到穗轴上，但不侵染到邻近小穗； 3级 中感，病害侵染到穗轴和接种小穗邻近的小穗，但其侵染范围在穗长的1/2以内； 4级 高感，病害侵染穗轴后，很快蔓延到全穗1/2以上或呈急性凋枯型。 （2）普遍率 表示群体发病情况，用百分率表示，即病叶或病茎数占总体的百分比。一般采用目测估计，要求较精确的鉴定时，可随机取样调查。 （3）严重度 指病叶或病秆上孢子堆数量的多少，或病斑占全叶面积的比例大小等，用分级方法表示。如秆锈病鉴定，分为8级即1％、5％、10％、25％、40％、65％、80％、100％。 普遍率和严重度都是品种材料抗病性“量”的指标，在菌量和发病条件一致的情况下，也能反应品种间水平抗性的差异。为了便于比较，可把普遍率、严重率结合为一个指标，即病情指数。 式中x0、x1、x2…等表示各级病情频率，a0表示不发病，a1、a2…表示各级病情等级。n为最高病级（一般4级），T为调查总数，即。 此外，某些病害，如黑穗病，个体间感病程度没有差异，可用感病个体的百分数表示。 白粉病抗性鉴定计算普遍率时，只要叶片上有病斑就算发病；计算严重度时按各级严重度百分率上限计算（如病斑占叶面积5％以下，或6－10％，即以5％或10％计算）。 三、 育种实施 抗病育种与一般育种相同，也可运用引种、系统选育、杂交回合和诱变等方法，但也有比较特殊的地方。 1、 选择育种 用选择育种法选育抗病品种，必须在加强病原菌的选择压力下才有效果。简单地说，即在经常严重发病的地区或病害严重流行的年份，才有较好的选择效果。如江西省万年县在感病的小麦品种南大2419中，选出了较抗赤霉病的万年2号。抗枯萎病棉花品种57－681等，也是用这种方法选育成的。 2、 杂交育种 近代抗病育种，仍然大都是针对专化性抗性进行的。如美国、加拿大等，以单基因（主效基因）抗锈育种为小麦杂交育种程序的基础。一般说来，专化性抗性大都为主基因控制的显性遗传，抗病对感病是显性。但也有某些亲本的抗病性是隐性遗传的。据日本研究，抗稻瘟病基因在杂交后代群体中有显性（50％）、不完全显性（25％）及隐性（25％）三种情况。所以F1感病，F2也可能分离出抗病植株。因此，在F1世代不能只凭抗病性淘汰。一般F2－F4为集团种植，到F5进行株系选育，从F6开始进行抗性鉴定，直到育成新品种。但国际水稻研究所选育多抗性品种，以采用系谱选择法为主。 积累抗病基因是抗病育种的主要方法。例如，日本在1936年用水稻品种银坊主与朝日杂交，育成了抗稻瘟病的农林8号；用上川和撰一杂交，育成抗叶稻瘟病的农林6号。1943年用农林6号和8号杂交，育成抗稻叶、穗瘟病的农林22号。此后又以农林22号与中京旭杂交，育成了山彦，其抗性与经济性状都有了进一步提高。 此外，由于抗病亲本的抗性遗传性不同，如遗传传递力有强弱，抗性基因对数也不同，以及病菌的变化等，杂交后代分离的情况比较复杂，而且抗病性往往与丰产性有矛盾，所以杂交规模与后代群体必须适当加大，才能培育出抗病良种。根据小麦抗锈育种的经验，在亲本选配上至少要有一个遗传传递力较强的抗锈亲本。其组合方式必须是抗锈与丰产相结合，并在杂交后代中注意选拔中间材料，加以改进利用。各代选择必须突出重点，抓住主要性状，进行严格的抗性与丰产性鉴定。 3、 回交转育 垂直抗性多数属简单遗传，可用回交转育法将抗病基因转入新品种中。例如：①一个品种或品系主要性状优良，但不抗病，可用回交法转入抗病基因，保持原品种的其它优良性状。②抗病性很好，但有其它不良性状，甚至有连锁的材料；利用中间或属间杂交创造新抗源，可采用渗入回交法，把抗病基因导入新品种中，而排除其它不良性状的干扰。在回交法中，所用抗病亲本遗传性简单而且是显性的，效果较好。如果抗病性遗传基础复杂，回交代数增多，则抗病性会有减弱趋势。 但回交法也有一定的缺点，它只能得到与轮回亲本相似的农艺性状，不易进一步提高，除增强转育的抗性外，也不能增强亲本以外的抗性。因此，一般回交1－2代后就要改用其它选择方法（图1）。 ♀亲本 回交亲本♂ 杂交 F1 () 回交（1次） B1F1 回交2次 选拔期望单株 第一次回交 B1F1 (自交) 选拔→ 图1 X抗病基因转入母本品种示意