植物抗病虫育种((荷)R. E. Niks[等]著;张红生,鲍永美等译)思维导图
作物抗病虫遗传育种-V1
作物抗病虫遗传育种-V1作物抗病虫遗传育种作物是人类最基本的生物资源之一，发展健康、高效的农业生产是保障人类生存和持续发展的重要保障。
作物病虫害一直是农业生产中的重要问题之一，传统的农业防治方法主要依赖化学农药，但化学农药带来的环境污染及其对人类健康的危害已经引起了世界各国的高度关注。
因此，从遗传学的角度来改善作物的抗病虫能力已成为当今农业科学研究的热点之一。
1.抗病虫遗传育种的概念遗传育种是指利用遗传学原理和方法加速农作物品种改良的过程。
抗病虫遗传育种就是通过改良抗病虫性状的遗传基础来培育抗病虫的优良品种。
常用的遗传育种方法主要包括杂交育种、重组育种、转基因育种等。
2.抗病虫遗传育种的原理作物植株的抗病虫性状主要是由遗传因素控制的，可以通过遗传育种来提高植株对病虫害的抵抗力。
抗病虫遗传育种的原理主要包括以下几个方面：(1)基因筛选：将抗病虫相关的基因筛选出来，通过杂交或育种方法将其引入到优良品种中。
(2)克隆基因：将抗病虫基因直接克隆，通过基因工程等技术加速育种过程。
(3)基因组学筛选：现代遗传学技术的发展，如高通量测序等，可以对整个基因组进行筛选，提高效率和精确度。
(4)转座子技术：转座子是一种能够在基因组中移动的DNA序列，可以被用来激活或关闭相应的基因，从而提高作物对病虫害的抵抗力。
(5)组织培养技术：利用组织培养技术可以加速育种过程，如离体培养、植物细胞将性等。
3.抗病虫遗传育种的应用抗病虫遗传育种技术已经广泛应用于植物育种领域，丰富了作物品种资源，培育了许多抗病虫性强、产量高的作物品种。
其中，水稻的抗病虫育种取得了重大进展，新品种不但产量高，而且对病虫害的抵抗力也大大提高。
此外，小麦、玉米、棉花、蔬菜等作物的抗病虫育种也在不断推进中。
4.抗病虫遗传育种的前景随着科技的不断进步和人们对生态环境保护和安全健康的重视，抗病虫遗传育种作为一种优良的农业技术，其在未来的应用前景会越来越广阔。
未来的抗病虫遗传育种技术将更加精细化、高效化，为农业生产提供更有效的技术手段，并推动农业可持续发展。
农作物抗病虫害育种与品种改良
汇报人：可编辑 2024-01-07
目 录
• 农作物抗病虫害育种概述 • 农作物抗病虫害品种改良 • 农作物抗病虫害育种与品种改良的挑战与前景 • 农作物抗病虫害育种与品种改良的实践应用
01
CATALOGUE
农作物抗病虫害育种概述
定义与重要性
定义
农作物抗病虫害育种是指通过遗传改良，培育具有抗病、抗虫能力的作物新品 种的过程。
案例
某地区针对当地主要病虫害，通过传 统育种与分子育种相结合的方法，成 功培育出多个抗病虫害小麦新品种， 有效提高了该地区小麦生产的产量和 品质。
03
CATALOGUE
农作物抗病虫害育种与品种改良的挑战与 前景
面临的挑战
病虫害的多样性
抗性遗传的复杂性
不同地区、不同作物面临的病虫害种类繁 多，增加了育种和品种改良的难度。
未来发展前景与展望
技术进步推动
随着基因组学、生物信息学等领域的不断发展，农作物抗 病虫害育种与品种改良将迎来更多的技术突破和应用。
环境友好型农业的发展
随着人们对环境保护意识的提高，环境友好型农业将成为未来发 展的趋势，为农作物抗病虫害育种与品种改良提供了广阔的发展
空间。
满足可持续发展的需求
在全球气候变化和资源紧张的背景下，发展具有抗逆性、高产优 质、资源节约型的农作物新品种，对于保障全球粮食安全和可持
续发展具有重要意义。
04
CATALOGUE
农作物抗病虫害育种与品种改良的实践应 用
在农业生产中的应用
提高农作物产量
优化农业结构
通过抗病虫害育种和品种改良，可以 减少农作物受到病虫害的侵害，提高 农作物的产量和品质。
植物抗病虫育种原理与策略
4.4抗病虫性的遗传
主效基因遗传 绝大多数的垂直抗性或过敏性坏死类型抗 性是受单基因或少数几个主效基因控制的．抗、感亲本杂 交后代的分离基本上符合孟德尔分离比例。 • 基因的显隐性 在一般情况下，抗病虫性为显性，感病 虫性为隐性。 • 复等位性 抗性基因常有复等位性，每个等位基因或抗 不同生理小种或具有不同的表型效应。 • 不同抗病基因间连锁和互作 • 抗病基因之间还经常发生上位、抑制、互补、修饰等 作用。一般抗性较强的基因对抗性较弱的基因具有上 位性
微效基因遗传 作物的水平抗性或中等程度抗性多为多基 因控制的数量性状，属于微效基因遗传。抗、感品种杂交 后．F2的抗性分离呈连续的正态分布或偏正态分布．有明 显的超亲现象，其抗性程度易受环境条件的影响。小麦对 赤霉病的抗性和水稻对纹枯病的抗性都是由多基因控制的 数量性状。 细胞质遗传 也称非染色体遗传，即控制抗性的遗传物质 涉及细胞质中的质体和线粒体．与染色体无关。细胞质遗 传的抗性特点是抗、感亲本杂交时，正、反交所得的 n 植 株抗性表现不一样，抗性表现母本遗传，或者抗、感亲本 杂交后代自交或与亲本回交，抗性不发生分离。玉米T型 雄性不育细胞质易受小斑病菌 T小种的侵染，而具有正常 细胞质和其他雄性不育系细胞质的自交系
按寄主对寄生物的反应分为
免疫 性(immunity) 某寄主作物群体在任何已知的条件下， 从不受某种特定病原菌侵染危害或某种特定害虫取食 危害的特性 过敏性(hypersensitivity) 当寄生物入侵后,被侵细胞周围 细胞立即死亡从而阻止寄生物的进一步扩展,而产生的 抗性 耐病(tolerance) 当某一寄主品种被病原菌侵染．其发病 程度与感病品种相当，产量、籽粒饱满度及其他农艺 性状等不受损害或影响较小．这类品种称为耐病品种 避病( 虫 )(klenducity) 感病的寄主品种在一定条件下避 开病原菌(害虫)的侵染而未发病的现象称为避病(虫)， 包括时间避病和空间避病两类。从严格意义上讲，避 病并不是植物本身具有的抗病能力，当条件变化时， 它们同样会感病，但在生产实践中很有应用价值，所 以在抗病育种中应充分挖掘其潜力并加以利用
第十一章 抗病虫育种
感
抗 感
抗
感 感
抗
抗 感
当抗病基因为显性，无毒基因为显性，相互非亲和，寄主表现 抗性。
三、作物抗病虫性鉴定
抗性鉴定是抗病虫育种的重要环节
1、田间鉴定
病虫害高发区，多年多点联合鉴定 发病条件调控：喷雾、遮荫、施肥、播种期 （1）病害鉴定方法 根据病害种类、侵入途径和实际条件，选择合适 的方法，保证病原菌和寄主都处于有利于发病的 环境条件。
（一）主效基因遗传 绝大多数的垂直抗性或过敏性坏死型抗性是 受单基因或少数几个主效基因控制的，抗、 感亲本杂交后代的分离基本上符合孟德尔分
离比例。
1、基因的显隐性
一般情况下，抗病虫性为显性，感病虫性为隐性：
水稻对褐飞虱的抗性，抗感品种杂交后，F2抗
性表现3：1或9：3：3：1。说明抗性由主效显
常用的接种方法：
喷雾法、注射法、浸根法、剪叶法、摩擦法、介体介导
真菌病害：
+ 细菌病害： + 病毒病害： 线虫病害： -
+ + + -
+ + +
+ + -
+ -
+/+ -
专门病圃 感病对照 抗病对照 多小种分别或混合接种 鉴定指标（定性或定量）: 免疫、高抗、中抗、感、高感 病株率 病叶率 病斑面积 病情指数……
（2）抗虫田间鉴定
寄主群体大小、生长状况；害虫源；接种
后的条件都影响结果。
大面积感虫作物或品种中设置试验；
品种中套种测试材料；
利用特殊杀虫剂控制其他害虫或天敌而不 杀害测试昆虫。
抗病虫育种技术
因的影响，即抗性是寄主与寄生物（病虫） 双方的基因型互作的结果，但它们也各自有 其独立的遗传系统。 针对寄主方面每一个垂直抗病基因，在 病原菌方面或迟或早也会出现一个相对应的 毒性基因。毒性基因只能克服其相应的抗性 基因，而产生毒性（致病）效应。在寄主-寄 生物体系中，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。
上述概念延伸到寄主-昆虫的关系时也同样存 在，即当寄主中每有一个主效抗性基因时，在 昆虫方面便迟早会有一个相应的致害基因。当 寄主具有抗虫基因时而昆虫不具有致害基因时， 则表现为抗虫；而当寄主具有抗虫基因时，但 昆虫具有相应的致害基因时，寄主则是不抗虫 的。
第二节 抗病性及其鉴定
一、病原菌致病性的遗传和变异
过去认为基因对基因学说主要是针对主效基因 制约的垂直抗性而言，目前认为：在微效基因系 统中也可能存在着基因对基因的关系，只是当若 干个乃至多个微效基因共同决定着抗病性和致病 性时，分化互作很小，难以从试验误差中区分开 来而被忽略。 同时，就每一个微效基因而言，虽然存在着基 因对基因的关系，但是其专化性很弱，相对品种 对相对小种的定向选择作用也就不大，因而小种 的组成变化较慢，所以就总的系统而言，抗病性 能稳定持久。
（多基因，水平抗病性）
⑴ 垂直抗性（小种特异性或专化性抗性）
同一寄主品种对病原菌的不同的生理小种具有特异 反应或专化反应。 特点是抗、感反应表现明显，易于识别。往往受单 基因或几个主基因的控制，抗病×感病杂交后代的抗 性一般按孟德尔遗传规律分离。 但抗病性易随病原菌生理小种的变异而丧失，大面 积推广易使侵染它的生理小种上升为优势小种。
（二）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。
高级植物育种学(1)
张锴
水稻纹枯病
水稻细菌性条斑病
水稻胡麻叶斑病
水稻恶苗病
水赤霉病
小麦白粉病
小麦锈病
玉米瘤黑粉 病
玉米丝黑穗病
玉米螟
世界各地每年由于害虫造成的农作物损失 达3.6亿美元，由于病害造成的损失达3亿 美元。
在中国，大约有1600种常见的病虫害可感染 作物，其中几十种可以导致巨大灾难。如果我 们不阻止和控制这些疾病和昆虫，我们每年将 面临超过15%的粮食损失以及25%棉花损失。
• 王延鹏等利用 TALEN技术对小麦中的 TaMLO基因进行定点突变, 获得了对白粉病 具有广谱抗性的小麦株系。
• 水稻抗虫转基因育种
抗病虫转基因育种
• 面临问题
基因编辑抗病虫育种
• 基因编辑技术简介 • 利用工程核酸酶在体内精确编辑基因组的
技术。 • 工程核酸酶主要有三种： • ZFN（第一代） • TALEN（第二代） • CRISPR/Cas9（第三代）
ZFN
ZFN 以二聚体的形式结合 DNA，融合的 FokⅠ 以二聚体形式发挥对间区序列的切割作用
基因聚合育种的方式
• 传统聚合育种
• 需要多次回交,时间久，成本高，需要大量的人力物力
• 分子标记辅助选择聚合育种
• 能够对基因型直接选择，快速准确，不易受环境影响等优 点
• 转基因聚合育种
• 完全无关的品种间的基因也能够被转入
抗病基因聚合育种报道
• 苑冬冬(2012)利用 SSR 标记获得了多个聚 合不同陆地棉抗黄萎病 QTL 组合的株系
100
感
病
感
性
病
性
1234567 生理小种
图10-5 水平抗性示意图
一种植物抗虫基因及其应用[发明专利]
![一种植物抗虫基因及其应用[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/8b997533a7c30c22590102020740be1e650ecce8.png)
(10)申请公布号(43)申请公布日 (21)申请号 201310571740.6(22)申请日 2013.11.13C12N 15/82(2006.01)A01H 5/00(2006.01)C12Q 1/68(2006.01)(71)申请人中国科学院上海生命科学研究院地址200031 上海市徐汇区岳阳路319号(72)发明人苗雪霞 薛红卫 郭惠民 周时荣(74)专利代理机构上海专利商标事务所有限公司 31100代理人陈静(54)发明名称一种植物抗虫基因及其应用(57)摘要本发明涉及一种植物抗虫基因及其应用。
本发明人从抗虫性水稻植株中找到了对有害昆虫具有抗生作用的抗虫基因。
所述基因可用于制备对昆虫有抗性的转基因植物，或在育种领域作为一种筛选抗虫植物的分子标记。
(51)Int.Cl.(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书1页 说明书12页序列表4页 附图5页(10)申请公布号CN 104630260 A (43)申请公布日2015.05.20C N 104630260A1/1页1.一种提高植物抗虫性的方法，包括：将AOC4多肽或OPR7多肽的编码基因导入植物中。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的方法包括：(1)提供携带表达载体的农杆菌，所述的表达载体含有AOC4多肽或OPR7多肽的编码基因；(2)将植物细胞或组织或器官与步骤(1)中的农杆菌接触，从而使AOC4多肽或OPR7多肽的编码基因转入植物。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的OPR7多肽选自下组：(a)如SEQ ID NO:4氨基酸序列的多肽；(b)将SEQ ID NO:4氨基酸序列经过一个或多个氨基酸残基的取代、缺失或添加而形成的，且具有(a)多肽功能的由(a)衍生的多肽；(c)与SEQ ID NO:4氨基酸序列的多肽具有70%以上的序列相似性，且具有(a)多肽功能的由(a)衍生的多肽。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的AOC4多肽选自下组：(a)如SEQ ID NO:2氨基酸序列的多肽；(b)将SEQ ID NO:2氨基酸序列经过一个或多个氨基酸残基的取代、缺失或添加而形成的，且具有(a)多肽功能的由(a)衍生的多肽；(c)与SEQ ID NO:2氨基酸序列的多肽具有70%以上的序列相似性，且具有(a)多肽功能的由(a)衍生的多肽。
作物育种抗病虫育种
（3）致病性的遗传 毒性： 毒性：单基因隐性遗传 侵袭力： 侵袭力：可能是多基因遗传
（4）致病性的变异 ） 突变： a 突变：真菌和病毒中已发现不少新的毒性基因 来自突变。 来自突变。 b 有性杂交：病原真菌小种间、变种间和种间杂 有性杂交：病原真菌小种间、 交后基因发生重组。 交后基因发生重组。 c 体细胞重组 异核现象和拟性重组 d 适应性变异
相 对 病 指 （感 病 性 ）
相 对 病 指 （感 病 性 ）
生理小种
生Байду номын сангаас小种
垂直抗病性示意图
水平抗病性示意图
3 抗病虫性机制
（1）抗病性机制 ） 抗侵入：当病原菌侵入寄主前后， 抗侵入：当病原菌侵入寄主前后，寄主可以 凭借固有的或诱发的组织结构障碍， 凭借固有的或诱发的组织结构障碍，阻止病原 菌的侵入和侵入后建立寄生关系。 菌的侵入和侵入后建立寄生关系。 抗扩展： 抗扩展：病原菌侵入寄主体内建立寄生关系 仍会遇到寄主某些组织结构、 后，仍会遇到寄主某些组织结构、生理生化特 性等方面的抑制而难于进一步扩展。 性等方面的抑制而难于进一步扩展。 过敏性坏死反应
（2） 抗虫性机制 不选择性： a 不选择性：某些作物品种本身具有某些形态和生理 等特征特性，表现出对某些害虫具有拒降落、拒取食、 等特征特性，表现出对某些害虫具有拒降落、拒取食、 拒产卵和拒栖息等特性。 拒产卵和拒栖息等特性。 抗生性：某些寄主作物体内含有毒素或抑制剂， b 抗生性：某些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一些特定的营养物质， 缺乏昆虫生长发育所需要的一些特定的营养物质，致 使取食后，其幼龄若虫或幼虫死亡， 使取食后，其幼龄若虫或幼虫死亡，或发育和繁殖受 到有害影响的特性。 到有害影响的特性。 耐害性：有些作物品种遭受虫害后， c 耐害性：有些作物品种遭受虫害后，仍能正常生长 发育， 发育，在个体或群体水平上均表现出一定的再生或补 偿能力，不致大幅度减产的特性。 偿能力，不致大幅度减产的特性。
植物抗病虫害的育种与遗传改良
保护生态环境
01
植物抗病虫害的育种与遗传改良 有助于减少农药的使用量，降低 农药残留对生态环境的污染。
02
培育抗病虫害的植物品种可以降 低农药使用频率和剂量，从而减 少对非靶标生物的影响，保护生 物多样性。
促进农业可持续发展
植物抗病虫害的育种与遗传改良有助 于提高农作物的抗逆性和适应性，使 农业能够在不利的环境条件下稳定生 产。
02
植物抗病虫害的遗传基础
植物抗病虫害的遗传多样性
03
抗病基因的多样性
抗虫基因的多样性
抗逆基因的多样性
植物中存在大量的抗病基因，这些基因具 有多样性，能够抵御不同病原体的侵害。
植物还具有抗虫基因，能够抵御昆虫的侵 害，这些基因同样具有多样性。
植物在面对环境压力时，会表现出不同的 抗逆性，这种抗逆性也与遗传多样性有关 。
通过遗传改良，可以培育出具有高营 养价值、高附加值的植物品种，促进 农业产业链的延伸和农业经济效益的 提高。
THANKS
转基因抗病毒植物
利用基因工程技术将抗病毒基因（如RNA沉默基因）导入植物中，使植物能够产生对病 毒有毒的物质，从而达到抗病毒的目的。这种技术已经在烟草、番茄、黄瓜等多种作物上 得到应用。
基因编辑抗病毒植物
通过基因编辑技术（如CRISPR-Cas9），对植物的基因进行精确的编辑，以提高植物对 病毒的抗性。这种技术具有更高的精确性和可控性，是近年来研究的热点。
植物抗病虫害基因的定位与克隆
分子标记技术
利用分子标记技术对植物抗病虫 害基因进行定位，通过遗传图谱 确定基因位置。
基因克隆技术
通过基因克隆技术，将抗病虫害 基因从植物基因组中分离出来， 为进一步研究奠定基础。
植物抗病虫育种_随笔
《植物抗病虫育种》读书记录目录一、书籍概述 (2)1.1 书籍背景 (3)1.2 作者介绍 (4)1.3 书籍内容概述 (5)二、阅读体会 (6)2.1 章节印象 (7)2.2 书中亮点 (8)2.3 个人感悟 (10)三、植物抗病虫育种基础知识 (11)3.1 定义及重要性 (12)3.2 植物病害类型与特征 (13)3.3 虫害种类及危害特点 (14)四、育种方法与策略 (15)4.1 传统育种技术 (16)4.2 现代生物技术育种 (17)4.3 综合育种策略与实践案例 (18)五、抗病抗虫机理研究 (19)5.1 植物抗病机理 (20)5.2 植物抗虫机理 (22)5.3 抗病抗虫机理在实践中的应用 (23)六、实践应用与案例分析 (24)6.1 农作物抗病抗虫育种实践 (25)6.2 园林植物抗病抗虫育种实践 (27)6.3 案例分析 (28)七、未来发展趋势与挑战 (29)7.1 植物抗病虫育种的发展趋势 (30)7.2 面临的挑战与问题 (31)7.3 未来研究方向与展望 (33)八、学习心得与展望 (34)8.1 学习心得 (35)8.2 展望未来植物抗病虫育种的发展前景与应用价值 (36)一、书籍概述《植物抗病虫育种》是一本深入探讨植物抗病虫性培育技术的专业书籍。
本书详细阐述了植物抗病虫育种的原理和方法，通过大量的科学研究和实践案例，展示了如何通过遗传改良和基因工程等手段，培育出具有高抗病性和高抗虫性的植物品种。
书中首先介绍了植物抗病虫育种的历史和发展趋势，然后重点讲解了抗病虫基因的发掘与利用，包括抗病基因、抗虫基因以及抗病虫复合基因的鉴定与利用。
本书还深入探讨了植物抗病虫育种的技术手段，如分子标记辅助选择、基因编辑技术等，并对这些技术的原理和应用进行了详细的阐述。
本书还结合具体实例，分析了植物抗病虫育种在农业生产中的应用效果，以及面临的挑战和机遇。
本书对植物抗病虫育种的未来发展趋势进行了展望，指出随着生物技术的不断进步和农业生产的不断发展，植物抗病虫育种将继续发挥重要作用，为保障粮食安全和农业可持续发展做出更大的贡献。
第十三章：植物抗虫育种
二、植物抗虫性的类型
1、程度 、 ♥ 免疫 ♥ 高抗 ♥ 低抗 ♥ 感虫 ♥ 高感
2、机能 、 ♥ 寄主避免 ♥ 诱导抗虫 ♥ 逃避 3、稳定性 、 ♥ 水平抗性 ♥ 垂直抗性
第二节、抗虫性机制类型
一、不选择性
1、拒降落（与叶色有关） 、拒降落（与叶色有关） 2、拒产卵：主要是植物体本身理化因素的影响 、拒产卵： 3、拒取食 、
第四节、 第四节、抗虫育种的方法和技术
一、抗原收集与保存 二、抗虫性鉴定
1、田间鉴定：受害方式、部位；产卵量、 、田间鉴定：受害方式、部位；产卵量、 虫口密度等。 虫口密度等。 2、室内鉴定： 、室内鉴定：
三、抗虫育种方法
1、直接筛选法： 、直接筛选法： 2、杂交选育法 ：不抗虫×抗虫 不抗虫× 、 3、回交转育法： 、回交转育法： 4、复合杂交法： 、复合杂交法： 5、轮回选择法： 、轮回选择法： 6、生物技术：转BT基因到受体植物 、生物技术： 基因到受体植物
二、抗生性
1、抗生性与不选择性 、 2、植物抗生性的营养学说 、 3、植物抗生性的毒素学说（生物碱） 、植物抗生性的毒素学说（生物碱）
三、耐害性
1、耐害性：植物对害虫危害的承受能力 、耐害性： 2、优点：生出新的生物型 ③植物对虫害的自主反应特别可取
第三节、植物抗虫性的遗传方式 第三节、
第十三章 、抗虫育种
第一节、 第一节、植物的抗虫性
一、抗虫性的概念
1、 抗虫性：寄主植物所具有的抵御或减轻昆虫侵 抗虫性：
害的能力； 害的能力；或为某一品种在相同的虫口密度下比其它 品种高产、优质的能力。 品种高产、优质的能力。
2、抗虫品种的优点： 抗虫品种的优点：
可推广种植和重复种植； 可推广种植和重复种植； 一般具专一性； 一般具专一性； 无公害、不杀伤天敌； 无公害、不杀伤天敌； 一经育成，无需额外花费即可纳入正常耕作系统中， 一经育成，无需额外花费即可纳入正常耕作系统中， 且不受环境、气候等影响； 且不受环境、气候等影响；
作物抗病虫遗传育种
• 病原形态：冬孢子球形或椭圆形，暗褐色。厚壁，表 面有细刺。无休眠期，潮湿条件下即可萌发。干燥室 内保存，4年后仍有24%的冬孢子可萌发。
•病原
•Ustilago maydis， •玉米散黑粉，属担子菌亚门、散黑粉菌属
二、细菌 1、一般特点
单细胞的原核生物： 薄壁菌门，厚壁菌门， 软壁菌门和疵壁菌门
• 纲（-mycetes） • 目（-ales） • 亚目（-ineae） • 科（-aceae） • 亚科（-oideae） • 族（-inae） •属 •种
菌物包括粘菌、卵菌和真菌三大类
鞭毛菌 接合菌 子囊菌 担子菌 半知菌 命名： 俗名法：寄主+病害名称+菌 如：马铃薯晚疫病菌、棉花黄萎病菌；稻瘟病菌； 双名法（拉丁文命名法）：属名+种名+命名人 如：Phytophthora infestans de Bary 其他: sp.， var.， subsp.， f. sp
稻胡麻斑病（brown spot of rice）
全国各稻区普遍发生，病叶受害产生椭圆或长圆形褐色或暗褐色病斑， 大小于胡麻（芝麻）子粒。严重时病斑联合呈大病斑，可造成植株枯死 。病害还可危害穗颈和谷粒。 病原学名： 无性态：Bipolaris oryzae 有性态：Cochliobolus miyabeanus
小麦叶锈病(Wheat leaf rust)
• 症状 • 病害通常只危害叶片,叶片上产生圆形或近圆形病斑，病斑
排列不整齐，表皮破裂后，散出黄褐色粉末（夏孢子）。
• 后期在叶片背面散生暗褐色至深褐色椭圆形冬孢子堆 • 病原 • 学名：Puccinia recondita f. sp. tritici • 中名：隐匿柄锈菌小麦专化型 • 小麦隐匿柄锈菌，属担子菌亚门柄锈菌属
作物育种学clp第11章抗病虫育种ppt课件
些形态和生理等特征特性，表现出对害虫具
有拒降落、拒取食、拒产卵等特性。如：叶
片多毛与光叶。
棉花棉铃虫
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2、抗生性：某些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一些特定 的营养物质，致使害虫取食后，造成害虫发 育或繁殖受到影响或死亡。
❖ 如：高棉酚的棉花品种。 3、耐害性：有些作物品种遭受虫害后，仍能正
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6
田间调查发病植株
棉花黄萎病
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棉花蚜虫
8
第二节 作物抗病虫性的类别与机制
一、病原菌致病性及其变异 （一）致病性 ❖ 毒性：是指病原菌能克服某一专化抗病基因而
侵染该品种的特殊能力。
❖ 侵染力：是指在能够侵染寄主的前提下，病原 菌在寄主生活中的生长繁殖速率和强度。
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特点：
❖ 微效多基因控制；
❖ 一般表现中度抗病。
❖ 减缓病害的发展速率，使寄主群体受害较轻。
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（ 2） 水 平 抗 病 性
100 50
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
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ห้องสมุดไป่ตู้
16
三、抗病虫性的机制
（一）抗病性机制 1、抗侵入：当病原菌侵入寄主前或侵入后，寄
主可以凭借固有的或诱发的组织结构障碍，阻 止病原菌的侵入和侵入后建立寄生关系。
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11
小麦黑穗病
小麦叶锈病
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病棉 花 黄 萎
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（四）按寄主－病原菌的专化性分类
1、垂直抗病性：寄主对某些病菌生理小种是免 疫的或高抗的；而对另一些生理小种则高度 感染。
《抗病虫育种》
精选课件
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1、植物固有的抗菌物质； 酚类化合物；木质素；不饱和内酯 2、诱导的抗菌物质 植物保卫素；免疫信息物质
精选课件
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（二）抗虫性机制
1.不选择性 某些作物品种本身具有某些形态和生理等
特征特性，表现出对某些病虫具有拒降落、 拒取食、拒产卵，表现出抗虫特性。
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二化螟
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相 对 病 指
1 23 4 5 6 7 生理小种
水平抗性示意图
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（三）其他分类方法（了解）
全生育期抗病性 从抗性表现时期 苗期抗病性
成株期抗病性
从抗性机能
生物学抗病性 形态和组织结构抗病性 生理生化抗病性
从抗性的遗传 主效基因抗性 微效基因抗性
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三、抗病虫性的机制
（一）抗病性机制 1．抗侵入 在等量接种病原菌时，如某一品种被侵染的 点数显著少于其它品种，则为抗侵入。 李树果实的表面有一层蜡质，它使带有病原 菌的侵染液不易在果 面粘着，从而抵御了病 原菌的入侵。
病，燕麦的秆锈病、冠锈病和散黑穗病，马铃
薯的晚疫病、癌肿病、金线虫病和病毒病，玉
米的锈病，棉花的角斑病等20余种。 但也有许多例外。
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Hatchett和Callur(1970)把基因对基因的 概念延伸到昆虫—寄主的关系中。
当寄主中每有一个主效抗虫基因时，在害虫 中便有一个相应的致害基因。
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三、抗病虫育种的特点
抗病虫性持久 又要多抗
寄主
病害
病原菌
气候
病害与寄主、病原菌和气候的关系
抗病虫育种涉及两种生物，寄主植物和寄生
抗病虫育种
从广义上讲，在一定的地区范围内，如环境适 宜而出现某种病害时，植物某品种对该病害不感染 或感染程度较轻，生长发育受损害较小都可认为具 有抗病性或耐病性，即品种对病原菌的流行和传播 有一定的抑制作用，可避免或减轻其危害。
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从狭义的角度出发，抗病性是指 当作物遭受病原菌的侵染后，能产生 一种能动的反应，去战胜病原菌的侵 染或减轻其危害的能力。
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（二）、抗病虫育种的意义与作用
1. 防病虫保产作用 历史上严重病虫害所造成的危害，都是
通过抗病虫品种的培育和推广得以解决的。
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2.与其它防治方法相比，经济有效、简单易 行、效果稳定
采用抗性品种，其抗性不受外界条件的 影响，不需进行田间操作，是唯一不需增加 农业生产投资的防治保产措施，而且不会造 成食物中农药残留、环境的污染和对生态的 破坏。
主要表现：潜育期长，病斑少而小，病斑 扩展慢，产孢量低。
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
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过敏性坏死型是寄主对病原菌抗扩 展反应的重要类型。由寄主细胞过度 敏感或积累植物保卫素使寄主细胞迅 速坏死，因而使入侵的病原菌被封锁 或死于坏死的细胞中。
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二、抗虫性的机制 寄主植物对害虫的抗性主要通过其特殊
的形态特征、组织结构或者生理生化特性 等机制影响昆虫的取食、生长、消化、发 育、交配和产卵，表现出抗虫特性。
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（1）不选择性（排趋性、无偏嗜性）
某些植物品种本身具有某些形态和生理等特征 特性，表现出对某些害虫具有拒降落、拒取食、拒 产卵和栖息等特性。
植物抗性诱导防御病虫草害的研究进展
植物抗性诱导防御病虫草害的研究进展俞振明;李家玉;林志华;张奇;何海斌【摘要】植物诱导防御是当前国际生物防治学和逆境生物学的热点内容,被认为是植物自身保护的新途径,其主要依据是诱导植物本身的潜在抵抗机制,以减少人为加入生态体系的外来化学品,实现农业产业的可持续发展与生态环境保护.文中综述了植物抗性诱导因子及其诱导防御机制,并从植物的诱导抗病性、抗虫性和抗草性几个方面,叙述了植物抗性诱导作用的研究进展.同时对植物抗性诱导的应用前景作了展望,深入研究植物自身诱导抗性机理,理解病虫草害防除策略,培育具普遍性、持久性、高效性新品种,既减少化学药物施用,又推进可持续发展.因而,利用植物诱导抗性作用防治植物病虫草害是可持续农业的最佳选择.【期刊名称】《农业科学研究》【年(卷),期】2013(034)002【总页数】8页(P69-76)【关键词】植物;诱导防御;抗病;杀虫;除草【作者】俞振明;李家玉;林志华;张奇;何海斌【作者单位】福建农林大学农业生态研究所,福建福州 350002;福建农林大学林学院,福建福州 350002;福建农林大学农业生态研究所,福建福州 350002;福建农林大学农业生态研究所,福建福州 350002;福建农林大学林学院,福建福州 350002;福建农林大学农业生态研究所,福建福州 350002;福建农林大学农业生态研究所,福建福州 350002【正文语种】中文【中图分类】F326.2植物在长期的进化历程中为了生存而具备了广泛的防御性，能够对从微观病毒、病原体、真菌寄生虫到昆虫等植食性动物以及入侵者做出积极响应.植物的诱导抗性是一种特定环境（生物或非生物因子）的刺激下，导致植物防御能力增强的生理生态适应性功能表达.这种功能表达有效地抵抗常见的病原体和寄生虫，包括真菌、细菌、病毒、线虫、寄生性植物，以及植食性昆虫与草食性动物.植物系统抗性最常见的2种诱导抗性形式是系统性获得性抗性（systemic acquired resistance，SAR）和诱导性系统抗性（induced systemic resistance，ISR），这类诱导因子也称作植物激活剂或者抗性诱导剂，主要包括生物及非生物因子.模式植物中发现SAR和ISR的诱导因子本质和调控途径是不同的，却均能提高植物健康与增强植物防御侵害或者逆境的基本策略之一，能够保证植物仅在有需要的时候、有需要的部位产生所需数量的抗性防御相关的化学物质，进而节约能量［1］.20世纪60年代，Rose通过烟草花叶病毒（tobacco mosaic virus，TMV）感染烟草的实验发现，用TMV接种于烟草上可产生局部病斑，烟草植株感染TMV后，植株体自身能够产生抗病性阻止该病毒的进一步危害，这种抗病性既可在受诱导（感染）的叶片出现，也可产生于其他未受诱导（感染）的部位.早期关于植物诱导抗性研究较多集中在抗病性和抗虫性，Sauerborn研究团队在2002年首次通过植物激活剂－苯并噻二唑（Benzothiadiazole，BTH）诱导向日葵对根寄生杂草－向日葵列当的抗性证实植物诱导抗性不仅可以用于防治病虫害，也可以用于防除寄生性杂草，该研究结果开辟了利用植物诱导抗性进行生物防治杂草的新领域［2］.植物体内存在大量能够抵抗逆境环境的基因，当受到周围逆境胁迫时促使植物产生—些小分子信号物质诱导从而启动表达抗性基因，使植物对病原入侵物或不利环境因素的潜在抗性基因表达为抗性表型，进而使植物获得对生物和非生物逆境的抗性［3］.将抗性控制策略从寄主（受体）与宿主（供体）互作的外系统转向互作的内系统，激发植物内在抗性机制来防治侵害及逆境，增强可控性、预防性，是现代植物病虫草害生物防治和逆境防御的重要途径，已成为植物保护的新概念和新手段.1 植物诱导抗性因子1.1 生物诱导因子生物诱导因子包括非寄主专一性病原、非致病微生物、病原弱毒株、菌体的培养液及细胞提取物等.无论是真菌、细菌、病毒或是它们的代谢产物、细胞壁成分、糖蛋白、毒素等都可作为诱导因子，诱导植物产生抗性，促进植物抗病相关酶力增强.Meyer等［4］研究发现，哈茨木霉T39不仅可以抑制灰葡萄孢真菌的生长，而且能诱导番茄、生菜、辣椒、绿豆和烟草产生抗性，并使植株灰霉病的发病症状得到不同程度的减轻.何海斌等［5］研究发现，在水稻和稗草共培下，化感水稻品种PI312777在稗草胁迫下抑草作用增强，水稻茎叶和根分泌物中的化感物质含量和提取物对杂草的抑制活性均大幅度上升，表明稗草能诱导水稻产生和释放更多的化感物质，提高化感水稻的抗草能力.1.2 非生物诱导因子1.2.1 物理因子自然环境中，冷冻、高温、机械损伤、电磁波处理、X射线、紫外线、金属离子、重金属盐和高浓度盐等因素处理植物，可诱导其产生和积累植保素，从而达到抗病作用.臭氧和二氧化碳的浓度升高后，马铃薯对晚疫病表现出一定程度的抗性.菜豆下胚轴经过紫外线照射1～2d后，能够促使感病的菜豆品种产生抗病性，此时再接种菜豆炭疽病菌，病菌则难以成功侵害植株.1.2.2 化学因子酚酸类化合物.诱导抗病的酚酸类化合物中研究最多的就是水杨酸（salicylas，SA），它是一种广泛存在于植株体内的具有广泛抗性作用的代谢产物.SA可诱导对多种病原物的系统抗性，也可诱导植物防御基因的表达，提高植物的抗病性和抗虫性.同时SA对植物抗草性也有促进效果，经SA诱导处理后，化感水稻中的酚酸含量升高，水稻化感抑草潜力加强，同时酚类化合物的种类和浓度与水稻化感抑草潜力密切相关，尤其是在逆境条件下，能够激活苯丙烷类代谢途径中相关酶的活力［6－7］.另一类重要外源信号物质是水杨酸甲酯（methylis salicylas，MeSA）和茉莉酸甲酯（methyl jasmonate，MeJA），它们可诱导多种植物表达过敏反应进而合成植保素，释放活性氧，并产生对多种病原物的抗性.MeSA与MeJA能诱导植物产生抗虫性和抗病性，所产生抗病抗虫作用的物质主要是酚酸类、萜类、黄酮类、生物碱类化合物，因此从化感作用的视角而言也是极好的化感物质，并且有报道证实MeSA与MeJA能够诱导作物产生化感作用，促进其抗草能力增强.水稻经MeSA与MeJA处理后，根部能分泌化学物质抑制邻近稗草的生长，华粳籼1号和IAC165对稗草的抑制率分别为19.8%和19.4%［3，8］.寡聚糖.寡聚糖是植物诱导防御的启动子，也是近年来研究较多的一类激发子.寡聚糖中的壳寡糖和壳聚糖不但可以调控植物发育过程，而且能够有效诱导植物产生抗性，其主要作用有：①增强植物组织和细胞中内苷寡聚糖酶和内苷－β－葡聚糖酶的活力，促进RNA和苯丙氨酸解氨酶合成.②控制植物基因的开放及关闭，促进蛋白质合成和植株细胞活化，从而刺激植物迅速生长发育.③诱导植株产生植保素和PR蛋白.在农业生产研究领域，运用壳寡糖和壳聚糖类物质诱导处理植物促进植株产生抗性，抑制香蕉枯萎病、玉米小斑病、黄瓜霜霉病、向日葵锈病、杨树溃疡病等病原物，与寡糖素作用机制相类似的一类化合物是甲壳素，也可以诱导植物产生系统抗性.盐离子.金属离子作为一种潜在的化学诱导剂，受到越来越多学者的青睐和关注.对植物而言重金属离子本身就是一种逆境因子，植物体内存在针对重金属离子的抗性系统，激活这种抗性系统，也将会活化其他抗性系统.吴杏春等［9］以UV-B耐性水稻Lemont和UV-B敏感水稻Dular及其转硅吸收基因（Lsi1）的水稻为材料，研究硅与水稻耐UV-B辐射的关系，结果表明缺硅培养的UV-B耐性水稻Lemont 和UV-B敏感水稻Dular叶片的苯丙氨酸解氨酶和光裂解酶基因的表达以及总酚、类黄酮的含量都分别低于加硅的处理.在缺硅营养和UV-B辐射胁迫下，Lemont的硅营养吸收能力和生理利用率都比Dular强.在加硅营养条件下，UV-B辐射胁迫促使Lemont叶片的酚代谢酶含量和物质极显著增强［10］.其他有机化合物.有β－氨基丁酸、苯并噻二唑、二氯环丙烷、亚硒酸钠、甲基酯化物等也具有诱导作用，冀瑞琴等［11］采用温室盆栽方法研究甲基茉莉酸、BTH和草酸诱导油菜对菌核病产生的局部和系统抗性，结果表明，0.01～1.0mmol／L BTH、0.01～1.0mmol／L甲基茉莉酸和0.5～15mmol／L草酸均能有效诱导油菜对菌核病的抗性.BTH是一种新型抗性诱导剂，能够极大地诱发植物产生SAR，减缓稻苗白叶枯病危害，此外BTH还能应用在黄瓜、烟草、拟南芥、菜豆等作物上，对黄瓜霜霉病，甜瓜白粉病，菜豆锈病等病害都均有较好的防治效果.2 植物诱导抗病性诱导抗病性分为两类：①局部抗病性，也称之为过敏性反应.②系统获得性抗性.诱导抗病性是利用物理、化学或者生物方法，预先处理植物，进而改变病害反应，促使原先的感病反应产生局部或系统的抗性.植物在其生长发育过程中常受到某些病原物的侵袭，表现为感病或抗病两大类，在长期的相互作用、相互适应、相互选择乃至协同进化的过程中，逐渐获得了一系列复杂的防御机制来保护自己，使得植物的抗病性与病原物致病性之间达到某种形式的动态平衡，减轻病害的危害度.2.1 作用方式信号的识别与转导.病原物或者诱导物只有在被存在于植物细胞膜上的蛋白或是糖蛋白识别后，才能够激活植物对病原菌的防御反应，相关防卫基因才可以得到表达.植物通过胞外的富含亮氨酸重复（leucine-rich repeat，LRR）功能域识别外源信号，再经过核苷酸结合位点（nucleotide binding site，NBS）功能域内的蛋白质磷酸化转导外源信号，最后通过细胞内的LRR功能域传递磷酸化信号，导致植物出现抗病性反应［12］.水杨酸通路及活性氧爆发.外源诱导物受细胞信号转导启动防卫反应后，水杨酸的信号通路首先被激活，通过累积水杨酸，抑制过氧化物酶或抗坏血酸氧化酶活性，通过氧化激增，植物局部会出现程序性死亡而产生过敏反应，可以诱导植物的主动防御机制.曾凯芳等［13］研究发现，SA处理采收后的绿熟芒果果实，能够诱导其对炭疽病的抗性，诱导了芒果果皮组织中PAL、POD活性和酚类物质的合成，显著降低接种炭疽病菌后期果实的病斑直径.2.2 介导物质外源内源信号类物质及激素类物质.例如水杨酸、某些水杨酸衍生物例如阿司匹林（乙酰水杨酸）、茉莉酸甲酯、类黄酮等均被证实能够诱导烟草相关防御酶活性的增强，进而对TMV产生抗性.王瑞霞等［14］研究发现，水杨酸诱导处理后的水稻叶片提取物质对稻瘟病菌孢子萌发具有抑制作用，2个品系水稻均产生了分支酸、丁子香酚、稻壳酮A、稻壳酮B，且水杨酸甲酯、苯酚、豆甾醇和B-谷甾醇、2种酯类物质、十一碳烷等化合物含量均发生变化，说明水杨酸诱导处理可以调动抗病相关的次生代谢过程，合成植保素及其他抗菌物质，从而提高植物的抗病性.多糖类及蛋白类物质.例如蛋白诱抗剂能够激发植物防御反应基因表达与过敏性反应的特殊信号蛋白，通过启动植物自身的抗病功能基因表达，增强植物对病害的免疫能力，并促进植物生长.刘明达等［15］运用化学诱抗剂好米得处理田间水稻，结果发现其效果与常规药剂三环唑相当，对稻瘟病具有一定抗性，最高可达68.8%，并且不影响水稻生长发育和产量.利用植物抗病性以及推广选育的抗病品种是作物病害防治中最有效且经济的措施，植物诱导抗病性具有抗病谱广、持续时间较长、可控的抗病性表达时间和空间等优点，而且最为重要的是目前发现大部分诱导物对环境无污染.植物具有抵抗各种病害的潜在能力，只要找到合适的诱导因子将其潜能激发出来，就可以使其抵御各种病原物的侵染.利用一些外界因子的刺激诱导植物产生抗病性，是植物病害防治的一条可行途径.3 植物诱导抗虫性植物诱导抗虫性是指植株遭受植食性昆虫侵害后，会在物理、化学等方面作出特异性的诱导防御反应，进一步通过形态特征和生理生化响应所形成的抗虫适应特性.植物通过释放挥发物调节植物、植食性昆虫及其天敌三者之间的相互关系，从而达到防御植食性昆虫的目的，不但可以依靠改变个体发育、形态特征以及产生一些非挥发性化学物质来防御植食性昆虫外，也可以释放挥发物来防御植食性昆虫.3.1 直接性防御植物诱导抗虫性的生理生化本质就是植株体内次生代谢物质及营养物质的变化，这些变化起着直接性防御的作用.植株受到植食性昆虫侵害后，不仅能够产生对昆虫具有毒杀、拒食或忌避效用的化学物质（如生物碱、萜类化合物），或者是合成可以阻碍昆虫消化利用植株的化学物质（如某些蛋白酶抑制剂），进而对昆虫起到直接防御的效果［16］.蛋白酶抑制剂可以抑制昆虫肠道中的蛋白酶活性进而影响某些鞘翅目或鳞翅目幼虫的存活及其生长发育，并且受病原菌浸染、植食性昆虫取食、机械损伤以及信号分子如水杨酸、茉莉酸、脱落酸或乙烯等处理的诱导表达.胡留成等［17］研究表明，斜纹夜蛾幼虫取食能导致油菜体内茉莉酸和胰蛋白酶抑制剂含量系统性上升，外用茉莉酸甲酯处理也能系统性增加油菜的胰蛋白酶抑制剂含量，并且取食茉莉酸甲酯处理或斜纹夜蛾幼虫取食过的叶片能显著降低斜纹夜蛾幼虫的体重，两者的体重分别为对照植株上的67.5%和60.2%.外源添加茉莉酸及茉莉酸甲酯可以有效诱导植物产生对害虫有毒、抗消化和抗营养作用的化合物，进而不利于害虫生理活动，同时也可以释放对害虫有驱避以及妨碍其行为的化合物来干扰昆虫行为.3.2 间接性防御与此同时，植株体内释放出某些挥发性化合物（例如类萜烯化合物、绿叶性气体、含氮化合物吲哚和一些其他物质），吸引此类昆虫的天敌，从而起到间接防御的目的.陈华才等［18］研究发现，水稻挥发物对二化螟幼虫具有引诱作用，二化螟幼虫危害苗对二化螟以及稻纵卷叶螟雌成虫具有驱避能力，但是对稻纵卷叶螟雌成虫却无影响.二化螟或稻纵卷叶螟不但可以增加水稻多数挥发物组分的释放量，而且能够诱导水稻释放一些新的化合物，例如二化螟能特异性诱导水稻产生2个未知物质，稻纵卷叶螟则可以特异性诱导水稻产生β-caryophyllene和MeSA.MeSA 是一种重要的植物互利素，大多数植物受到虫害后能够释放含有MeSA的挥发物. 针对植物诱导抗虫性的研究，主要通过“植物－植食性昆虫”以及“植物－植食性昆虫－天敌”即直接防御和间接防御2个层面展开，不仅可以在理论上加深对昆虫与植物相互关系、昆虫种间种内相互作用、植食性昆虫种群动态机制以及昆虫群落构建机制等的认识，而且还能够在实践上补充及完善害虫综合治理，如培育具有强诱导抗虫性的作物品种、开发利用抗虫诱导剂等.4 植物诱导抗草性植物诱导抗病性的研究已有上百年的历史，植物诱导抗虫性的研究也有30多年的历史，而植物诱导抗寄生性杂草的研究仅有十几年历史.范志伟等［2］于2003年和2005年分别报道了苯并噻二唑不同施用方式、时间和次数及其与生防真菌联合对向日葵列当的防除效果，并筛选出了新的药剂－调环酸，诱导向日葵抗列当，这属国内外首次报道.此外还发现褐藻萃取物虽然不能防除向日葵列当，但是可以提高向日葵对列当的耐性，减少产量损失.水稻抑草化感作用或化感物质的释放受杂草的诱导，这种抑草化感作用增强或减弱的诱导效应在杂草种和水稻品种间可能存在特异性.如在单独栽种条件下，高脚子粳稻的抑草化感作用最强，而在与稗草共同生长的条件下，化感品种HG1的抑草化感作用最强，说明HG1的抑草化感作用受稗草的诱导效应比高脚子粳稻更大.然而DV86抑草化感作用似乎更易受鸭舌草的诱导，在鸭舌草共同生长的条件下表现出了更强的抗稗草潜力［19］.韩豪华等［20］采用盆栽试验和田间试验相结合的方法，研究了抗草潜力不同的水稻品种混种对稗草萌发和生长的影响，结果发现PI312777和国稻1号对稗草萌发抑制作用显著，而秀水63对稗草萌发无抑制作用，秀水63与PI312777或国稻1号混合种植后，稗草的萌发均受到抑制.何海斌等［5，21］研究表明，在稻稗共培体系中，化感水稻对稗草的抑制作用要显著高于水稻单种体系.水稻与稗草共同生长体系中，水稻中与酚酸类物质合成的相关基因表达上调，水稻的叶片、根系和种植溶液中酚酸类物质浓度也显著高于单种体系.化感水稻PI312777在稗草胁迫下，酚类和萜类代谢途径相关基因表达增强，并且加速了酚酸类和萜类化感物质的代谢合成并释放到环境，有效地破坏了稗草的保护酶体系，抑制了稗草对营养元素的吸收和利用，最终导致稗草生长受到抑制.何海斌等［22］研究发现，低磷条件下，化感水稻PI312777抑草效应增强，对稗草的保护酶活性及其他生理生化指标呈明显的抑制作用.低磷条件下，化感水稻PI312777化感抑草能力增强与其酚酸代谢途径关键酶基因增强表达，代谢途径旺盛，进而导致酚酸类物质含量增加有关.Noguchi等［23］研究了化学介导的作物和杂草之间的相互作用，表明水稻响应伴生稗草是因为受稗草根系分泌物的组成成分的诱导，进而引起稻壳酮B浓度升高，促进化感活性增加.笔者通过外源添加稗草种子浸提液、组织浸提液和稗草种植液3种诱导物到水稻种植液中，结果发现3种溶液中，以稗草种植液对水稻的抑草作用诱导效果最好，可将化感水稻PI叶片水浸提液对稗草根长、株高和干物质重的抑草作用在原有基础上分别提高了21%，17%和19%，非化感水稻LE在原有基础上分别提高了14%，13%和16%，揭示外源诱导方式提高水稻抑草的可行性［24］.水稻化感作用具有诱导防御的机制，可以通过生态因子诱导表达和调控，利用源生物因子诱导宿主水稻提高自身防御机制，能够大大降低人们对化学除草剂的依赖，进而实现可持续发展和保护生态环境.5 植物诱导防御机制5.1 促进木质素形成木质素是一种苯丙素类化合物的聚合物，木质素的合成与累积被普遍认为是植物抗性防御的重要标志之一.当植物受到病原物侵害等各种异常因素刺激后，将会启动一系列的防卫反应，产生大量未受刺激不具备的结构和物质.木质素在侵染部位累积时，能够连接纤维素等物质促使侵染部位的木质化，进而致使植物细胞壁的机械强度增加，既阻止了病原物侵害也增强了植物抗性.木质素的合成途径主要有莽草酸途径、肉桂酸途径、苯丙烷途径，其合成前体主要是一些糖苷、有机酸或醇.徐理等［25］研究表明，病菌的侵染可激发棉花抗枯萎真菌黄萎病抗性的表达，提高木质素合成相关基因的表达水平，苯丙氨酸解氨酶和过氧化物酶的活性增加，抗性相关酶系活性升高推动木质素的累积，因此木质素被认为对棉花抵抗疾病起着极其关键作用.5.2 累积体内植保素植保素（Phytoalexin，PA，又称为植物防御素或者植物抗毒素）是植物受病原微生物侵害时，在侵害部位附近合成的一类起防卫作用的化合物.生物因子、非生物因子以及外源刺激均能够直接或间接诱导植保素的合成与累积.植物组织受病原物浸染后，病原物生长与某类植保素的浓度积累成负相关.植保素是植物次生代谢产物，在免疫植株体内的作用取决于植保素的释放速率及其数量［26］.目前研究的植保素包括茄科植物的萜类植保素和豆科植物异黄酮类植保素，还有聚乙烯类、脂肪酸类等植保素也相继受到关注，无论是病原微生物还是非病原微生物均能够诱导植物释放产生植保素.当植株未受到侵害或诱导时，植保素的含量极少甚至不存在，经诱导因子诱导或遭受病原物侵染后，植株体内随即释放大量植保素.汪开拓等［27］研究发现，茉莉酸甲酯在葡萄果实细胞内发挥了信号传导作用，通过调控下游信号分子H2O2和NO的水平能够提高植保素合成相关酶活性，并促进了植保素的积累，提高果实的抗病性，降低了其腐烂率.因此，植保素的大量产生是植物抗病抗性防卫反应的重要环节.5.3 病程相关蛋白上调病程相关蛋白（Pathogenesis related proteins，PRP）是植物在病理或病理相关的环境下诱导产生的一类蛋白.目前研究最详细的是烟草中产生的各种PRP，植物在受到病原物侵染时，会产生一系列抗性反应，病程相关蛋白是其中参与抗病性的重要物质，能够被病原物诱导产生并在植物体内积累，对于诱导植物系统抗性，阻止病原物侵染具有重要作用.病程相关蛋白的产生被认为是植物诱导抗性的生化机制之一，且参与植物系统及其局部的抗性诱导.正常情况下PRP蛋白含量极少，仅当植株受到侵害或诱导之后，才能够迅速积累产生.已报道的PR蛋白是在植物对细胞病原物、病毒、类病毒的侵害反应而产生的，部分的PRP蛋白则由化学试剂诱导合成的，例如氨基酸衍生物、重金属盐、聚丙稀酸、水杨酸，此外还有一部分的PRP蛋白是由生长素、细胞分裂素等植物激素诱导产生.PRP在健康植物中得到发现，衰老叶片、根、植物开花期间均发现有PRP蛋白的表达［28］.总而言之，目前PRP蛋白的研究己经获得重大的进展，但仍然还有许多问题尚未得以解答，PRP蛋白在植物抗病性中的直接作用并未得到完全证实.5.4 植物防御酶系活力增强植物防御酶系主要包含过氧化物酶（peroxidase，POD）、过氧化氢酶（catalase，CAT）、苯丙氨酸解氨酶（phenylalnine ammonialyase，PAL）、。
十一章节抗病虫育种
麦秆蝇
麦吸浆虫
小麦虫害
麦蚜 麦蛾
抗病虫品种的选育是建立综合防治体系 的重要基础，它既可以抑制菌源数量和虫口 密度，降低病虫危害，提高防治效果，又可 减少因化学药剂的滥用而造成的环境污染和 人、畜中毒，保持生态平衡，对于农业的可 持续发展和农产品安全有极其重要的作用。
1、作物的抗病性 从广义上讲，在一 定的地区范围内，如环境适宜而出现某种病 害时，作物某品种对该病害不感染或感染程 度较轻，生长发育或农艺性状受损害较小都 可认为具有抗病性或耐病性，即品种对病原 菌的流行和传播有一定的抑制作用，可避免 或减轻其危害。
抗虫性是指寄主作物所具有的能 抵御或减轻某些害虫的侵袭和危害的 能力，即某一作物品种在相同的虫口 密度下，比其它品种获得高产、优质 的能力。
抗病虫育种意义可从以下几方面理解： 1.主要农作物推广抗病虫品种所起
的防病虫保产作用 历史上严重病虫 害所造成的危害，都是通过抗病虫品种 的培育和推广得以解决的。
如已发现并鉴定出小麦秆锈病菌生理小种300 多个；叶锈病生理小种230多个。稻瘟病菌有270 个左右。相反，棉花的枯黄萎病菌其寄生性水平低， 寄主的抗性特异性弱，其生理小种的分化程度也弱， 生理小种数目少，如棉花枯黄萎病菌（镰刀菌）只 鉴定出6个生理小种。在玉米小斑病菌中，目前只发 现了T、C、O三个生理小种。
玉米瘤黑粉病
玉米丝黑穗病
玉米纹枯病
玉米病毒病
玉米虫害（玉米螟）
水稻白叶枯病
水稻胡麻叶斑病
褐飞虱 水稻虫害
棉花虫害（棉铃虫）
小麦赤霉病
小麦散黑穗病
小麦腥黑穗病
小麦矮腥穗病 （Tilletia controversa Kuhn）
简称TCK，
福建农林大学-研究生复试-作物育种学-第10章-抗病虫育种
第十章抗病虫育种一、抗病虫育种的意义与特点二、病原菌的致病性与作物的抗病性三、作物品种的抗虫性及其遗传四、抗病虫品种的选育⏹一、抗病虫育种的意义和特点（一）抗病性、抗虫性的概念1、作物的抗病性植物避免、中止或阻滞病原菌侵入与扩展，减轻发病和损失程度的一类特性。
2、作物的抗虫性植物具有抵御或减轻某些害虫侵袭或危害的能力。
⏹（二）抗病虫育种的意义作物不同品种对同一种病害或虫害具有不同的抗性。
这种抗性可以遗传并在作物上表现出来。
通过一定的技术，培育既丰产、优质，又具有抗性的品种的过程称为抗性（病、虫）育种。
换言之，就是通过遗传改良以增强品种的抗性。
◆选育和利用抗性品种是一项经济有效的措施◆有利于生态环境保护◆一些重大病害如小麦锈病、麦类白粉病、小麦赤霉病、马铃薯晚疫病等基本上都是应用抗病品种为主或为基础的综合防治措施才得以控制◆病毒病和其他尚无药剂防治的病害，只能靠利用抗病品种来防治，选育和利用抗病品种显得更重要⏹（三）抗病虫育种的特点1、抗病虫育种可以综合运用各项育种技术。
2、与其它育种目标相比，抗病虫育种更复杂。
品种是否表现抗性与下列因素有关：①作物本身的遗传特性，（抗性基因，哪个基因？）②病原菌或害虫的遗传特性，（毒性基因）③作物和寄生物之间的相互作用，（基因对基因）④作物和寄生物对环境的敏感性。
（小种、生物型变化）品种的抗性表现，与品种本身、病原（虫）数量和侵染力以及环境条件等因素相互作用的结果。
➢高产、两年均位居第二➢2000年以来两个抗稻瘟病的闽审稻（T优5537和特优627）之一➢我校国审稻零的突破⏹3、抗性易丧失推广种植3～5 年后就常常丧失抗性，病害暴发和流行。
⏹原因：●病原菌毒性发生变异产生新的致病小种。
●原有病原菌群体中产生新的优势致病小种。
稻瘟病菌易变异，小种多且复杂。
我国8个群85个小种。
抗性品种可能在本地表现抗病，换个地方种植可能不抗病。
●白叶枯病抗性育种也存在同样问题●我国白叶枯病病原菌存在多个小种群●水稻品种对白叶枯病的抗性也具有很强的专化性。