作物抗病虫遗传育种课件

一、作物抗病虫遗传育种的意义

1、稳定产量、保证品质和保护环境--增加效益

历史上的病虫害：马铃薯晚疫病、小麦赤霉病、甘薯黑斑病、木瓜病毒病、棉铃虫、水稻螟虫、稻飞虱…

化学杀虫（菌）剂…作物抗病虫遗传育种--绪论一、作物抗病虫遗传育种的意义

2、现代作物生产的客观需要：高产、优质、生态、高效、安全

病虫害的综合防治（IntegratedPestManagement--IPM）

以抗病虫品种为主题，结合农业防治、化学防治，低毒、高效的化学农药、低毒或无毒的生物农药…二、作物抗病虫遗传育种的特点

病原物(虫)群体与寄主的协同进化

--病虫害种类多样性

--病虫害发生的时间性和区域性

--与其他学科的关系（长期任务:抗病虫基因的克隆、转基因育种、分子标记辅助育种）绪论包括真菌、细菌、病毒、线虫、菌原体、螺原体、类病毒等一、病原真菌（菌物Fungous）

1、特点营养体通常为丝状菌丝与菌丝体；有真正的细胞核、具细胞壁；不能进行光合作用，以吸收方式从外界获取营养，异养/腐生或寄生(附着胞与吸器)；通过孢子器产生孢子进行有性与无性繁殖的真核生物第一章：病原生物的种类及主要病害特点2、分类地位两界系统：动物界和植物界三界系统：动物界、植物界和原生生物界四界系统：动物界、植物界、原生生物界和菌物界五界系统：动物、植物、原生生物、原核生物和菌物界八界系统：动物界、真菌界、胆藻界、绿色植物界、眼虫动物界、原生动物界、藻物界、原核生物界第一章

1969年WhittakerR.H.提出了五界分系统。根据核膜结构有无，将生物分为原核生物和真核生物两大类。原核生物为一界。真核生物根据细胞多少进一步划分，由单细胞或多细胞组成的某些生物归入原生生物界（KingdomProtista）。余下的多细胞真核生物又根据它们的营养类型分为植物界（KingdomPlantae），光合自养；菌物界（KingdomFungi），腐生异养；动物界（KingdomAnimalia），异养分类分类单元（英文名称）DomainKingdomSubkingdom

hylum(Division)Subphylum(Subdivision)ClassOrderSuborderFamilySubfamilyTribeGenusSpecies中文名称（词尾）领域界亚界门（-mycota）亚门（-mycotina）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

infestansdeBary

其他:sp.，var.，subsp.，f.sp3、症状症状的产生：病原菌、寄主和环境三个因素共同作用的结果；同一种病害可能有多种症状、不同病害会有相近的症状斑点（粉霉层）萎蔫腐烂畸形第一章4、病害循环

侵染—潜伏—发病—繁殖—再侵染侵染源：当地和异地越冬、越夏传播：风、水、种子、土壤、人类、动物

第一章5、重要病害和病原物稻瘟病、稻纹枯病、恶苗病麦类锈病、赤霉病、白粉病、黑穗病棉花黄（枯）萎病、苗期立枯、后期烂铃玉米大小斑病、黑粉病油菜菌核病、霜霉病、大豆疫病镰刀菌（Fusarium

spp.)、丝核菌(Rhizoctonia)、疫霉菌(Phytophthora)、锈菌（Puccinia）、黑粉菌（Ustilago）第一章

稻瘟病Riceblast

水稻上最重要的病害之一，世界上几乎所有种植水稻的国家都有记录，我国南北稻区均有发生。病害流行地区一般减产10%~20%，重的可达40~50%，特别重的田块可以造成绝收。病原物无性态：灰梨孢菌，属半知菌亚门梨形孢属学名：Pyricularia

grisea

Sacc.

有性态：Magnapothe

griseaBarrYaegash，属子囊菌亚门水稻纹枯病是水稻重要病害之一，广泛分布于世界各产稻区.随着矮秆品种和杂交稻的推广种植，水肥的大力投入，纹枯病发生日趋严重，尤以高产稻区危害最重纹枯病主要引起鞘枯和叶枯，使水稻结实率下降，秕谷率增加，粒重减轻，一般减产10~20%，严重时减产超过30%病原物

无性态：立枯丝核菌，属半知菌亚门丝核菌属学名：Rhizoctonia

solaniKuhn

有性态：瓜亡革菌Thanatephorus

cucumeris（Frank）Domk

属担子菌亚门稻胡麻斑病（brownspotofrice）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稻曲病(falsesmutofrice)仅在穗部发生，在颖可壳内形成菌丝块，破坏病粒内部组织，，菌丝块增大，露出但黄绿色块状孢子座，后色泽转变为墨绿色或橄榄色病原学名：无性态：Ustilaginoidae

virens有性态：Claviceps

oryzae-sativae小麦条锈病（Wheatstriperust）

世界广布，我国主要发生在华北、西北、西南、淮北等地的冬麦区，西北、华北、西南等地的晚熟春麦上也有发生。长江中下游地区发生较轻。病害危害叶片，破坏叶绿素，影响光合作用；破坏表皮，增加蒸腾作用。流行年份可减产20~30%，严重时可造成颗粒无收病原

条形柄锈菌病原物：Puccinia

striiformis，属担子菌亚门、柄锈菌属小麦叶锈病(Wheatleafrust)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

reconditaf.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小麦秆锈病(Wheatstemrust)在我国主要发生在东北、内蒙古等地的春麦区，长江、淮河流域、以及南方各省的冬麦区。流行年份病害发展迅速，危害重可在短期内造成较大损失，近30年来，由于抗病品种的推广种植，一直未引起重大危害。病原禾柄锈菌小麦专化型学名：Puccinia

graminisf.sp.tritici

中名：禾柄锈菌小麦专化型棉花枯、黄萎病棉花枯萎病和黄萎病是棉花生产上的最重要的病害，具有毁灭性。由于这两种病害均为土传，防治起来相当困难。枯萎病目前全世界广布，造成严重损失；黄萎病目前在我国是我国规定的对内植物检疫对象之一。这两种病害往往在棉田混生，甚至一株棉花上可以同时发生这两种病害。棉铃病害棉铃病害有数十种，各地发生和危害有差异；主要病害有：炭疽病、疫病、红腐病、黑果病、红粉病等。严重发生时壳造成严重损失。玉米小斑病(Southernblightofcorn)

该病害全世界普遍发生。1970年美国玉米小斑病大流行，减产165亿公斤，损失约10亿美元。在我国主要分布在黄河和长江流域，以夏播玉米和春、夏混播玉米地区受害较严重。春玉米地区发生较轻病原病原学名：Bipolaris

maydis（无性世代）玉蜀黍平脐蠕孢菌

Cochliobolus

heterostrophus（有性世代）异旋孢腔菌病原菌致病性分化玉米小斑病菌存在小种分化现象，主要分为T小种和O小种。T小种：对雄性不育的T型细胞质是专化的。产生大量致病毒素，毒素也是专化的。可侵染玉米地上部各部位，可以种传。O小种：专化性很小或没有专化性。产生少量毒素，毒素亦不专化，主要侵染叶片。玉米大斑病(Northernblightofcorn)病害简介玉米产区广泛发生的病害之一，主要分布在北方玉米产区和南方玉米产区的冷凉山区。严重发生时，一般减产15~20%，严重的达50%以上症状整个生育期都可发病，主要危害叶片，也能危害苞叶和叶鞘。因品种抗性不同，叶片症状可分为两种类型：1）在具有Ht抗性基因的品种上初期产生椭圆形小斑，病斑沿叶脉扩展，形成褐色坏死条纹。2）在不具Ht抗性基因的品种上产生萎蔫型病斑，病斑逐渐沿叶脉扩展，形成长梭形、大小不等的萎蔫斑，病斑一般长5~10cm，宽1cm左右，后期黄褐色。病斑常融合成不规则大斑，引起叶片早枯，潮湿时病斑密生灰黑色霉层病原病原学名：Exserohilum

turcicum（无性态）土耳其凸脐蠕孢菌Setosphaeria

turcica(有性世代）土耳其刚毛球腔菌玉米丝黑穗病(Maizeheadsmut)玉米丝黑穗病是玉米产区重要病害之一，在我国发生普遍，其中以北方春播玉米、西南丘陵山地玉米区受害最重。病原：Sphacelothecareiliana

丝轴黑粉菌，担子菌亚门，轴黑粉菌属病原形态：冬孢子球形或近球形，黄褐色至暗褐色，表面有细刺。冬孢子间混有不育细胞，近无色，表面光滑。症状为苗期系统侵染病害，一般至穗期才表现症状，有些品种或自交系在幼苗6~7叶时就表现明显症状：病苗矮化，株形弯曲，分蘖增多、叶色浓绿、叶片密集，5叶以上叶片出现与叶脉平行的黄条斑。通常玉米在抽雄后表现症状。雄穗受害多数为小花被侵染，花器变形，颖片增长为叶片状，不能形成雄蕊，小花基部形成菌瘿外包白色膜状物。病果穗粗短，基部膨大，多不抽花丝，全部果穗转变为菌瘿，成熟时苞叶开裂，散出黑粉，仅留寄主丝状维管束，故名丝黑穗玉米瘤黑粉病(Cornsmut)玉米瘤黑粉病是玉米重要病害之一，广泛分布，北方发病重于南方，山区重于平原，病害发生早，形成的瘤大，发生在植株中上部及果穗上减产较严重。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、散黑粉菌属第一章二、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

有或没有细胞壁、没有细胞核，有核质区、…

繁殖裂殖为主，20分钟一次大部分能在人工培养基上培养形成菌落有些不能人工培养异养/腐生为主，主要在基质上生长空气、土壤、水等到处都有繁殖速率快裂殖方式2、分类分类依据：表型特征：菌体形态、大小、鞭毛的有无和着生位置，芽孢及荚膜等，革兰氏染色反应等生理生化：生理和生化性状，血清学性状，细胞壁的组成分，如肽聚糖含量与组成，胞壁酸的种类，类脂的含量，蛋白质的电泳图谱等遗传学：遗传物质-DNA的特征，如G+Cmol%含量、核酸杂交技术（DNA-DNA杂交和DNA-rRNA杂交），核酸序列分析比较

23S、16S和5SrRNA的序列同源性

以传统的表型性状、化学分析、结合现代的分子遗传信息相结合的多元分类技术，通过数值聚类，以相似值的大小来归类的综合方法

细菌的种(sp.)或亚种(subsp.)被认为是基本的分类单元，在实践中人们常遇到的是菌株(isolate，culture，strain)

其致病力、生理生化特性都有所不同

科学家将种或亚种下性状差异稳定的一些类群作适当归类，依次称为变种（var.），小种

(race)和型(type)等在变种一级，分别有：致病变种(pathovar，简写为pv.)

形态变种（morphovar）

生化变种(biovar，)

血清变种(serovar，sv.)

噬菌变种(phagovar)等致病变种主要是按在不同的寄主上有稳定不同的致病反应

植物病原细菌:

Agrobacterium，Erwinia，Pseudomonas，Rostonia，

Xanthomonas，Corynebacteria属

Agrobacterium（土壤杆菌属，或“农”杆菌）：该属已知的植物致病菌有4个种，A.tumefaciens和A.rhizogens

致病性取决于致病质粒(Ti或Ri)的有无

Erwinia（欧文氏菌属）：该属有15个种，分为三个群犁火疫菌群，软腐菌群和草生菌群。

植物病原细菌的主要类群有14个属，除土壤杆菌(Agrobacterium)、欧文氏菌属(Erwinia)、假单胞菌属(Pseudomonas)、黄单胞菌属(Xanthomonas)和链丝菌属(Streptomyces)之外，革兰氏阴性菌增加了嗜酸菌属(Acidovorax)、根杆菌属(Rhizobzcter)、根单胞菌属(Rhizomonas)、嗜木质菌属(Xylophilus)、泛生菌属(Pantoea)和木质部小菌属(xylella)等；革兰氏阳性细菌则有棒形杆菌属（Clavibacter）、节杆菌属(Arthrobacter)、短小杆菌属(Curtobacter)、红球菌属(Rhodococxcus)和芽孢杆菌属(Bacillus)等。

1992年以来，植物病原细菌又增加了布克氏菌属和韧皮部杆菌属等Pseudomonas(假单胞菌属)：该属现有20个种59个致病变种，在植物病害中最有名番茄青枯菌(P.solanacearum)

和丁香假单胞菌(P.syringae)。Xanthomonas

（黄单胞菌属)：全都是植物病原细菌X.campestris（田野黄单胞菌），X.oryzae

pv.oryzae，

X.oryzae

pv.oryzicola

棒状杆菌（Coryneformbacteria）该属曾经是植物病原菌中唯一G+的细菌，近十多年来，许多学者测定了该属植病细菌的遗传同源性和生理生化反应，发现与该属模式种“白喉杆菌”的相关性很高

3、症状：坏死、斑点、萎蔫、腐烂、畸形4、传播和病害侵染循环带菌物体（材料）水、风昆虫和其他病原（线虫、真菌）动物和人类活动初侵染—潜伏期—发病—再侵染—寄主成熟收获后形成休眠体或在其他寄主（杂草）寄生、土壤腐生、越冬越夏5、重要病害和病原物介绍水稻白叶枯病（Ricebacterialleafblight）水稻白叶枯病最早于1884年在日本发现，现在世界各稻区都有发生，是亚洲和太平洋地区稻区的最重要病害上世纪五十年，我国在华南、华中和华东稻区发现，随种子调运，病区不断扩大，目前除新疆外，各省、市、自治区都有发生，华南、华中和华东稻区发生普遍而严重危害：水稻受害后，叶片干枯、秕谷增加，米质下降，一般减产10~30%，严重可达50%以上，个别田块甚至可以绝产病原物：Xanthomonasoryzaepv.oryzae中文名：稻黄单胞稻致病变种病菌的致病型：白叶枯病菌不同菌株致病力有差异。根据在5个鉴别品种上的抗感反应，将我国白叶枯病菌分为Ⅰ~Ⅶ7个致病型。长江流域以北以Ⅱ型和Ⅰ型为主，长江流域以Ⅱ型和Ⅳ型为主，南方稻区以Ⅳ型最多，广东和福建还有少量Ⅴ型菌。寄主范围：主要危害水稻，还可危害野生稻和李氏禾等多种杂草水稻细菌性条斑病（Ricebacterialstreakblight）主要分布在亚洲的热带和亚热带稻区，为我国重要的植物检疫对象国内最早在珠江三角洲发现，50~60年代曾在海南、广东、广西、四川、浙江流行。80年代以来，由于杂交稻的推广和稻种南繁调运，病区逐年扩大。在江西、江苏、安徽、湖南、湖北、云南、贵州等省也有发生水稻发病后。一般减产15~25%，严重时可达40~60%症状

叶片上病斑初期呈暗绿色水渍状半透明小斑点，后沿叶脉扩展形成暗绿色或黄褐色纤细条斑，宽0.5~1mm，长3~5mm，病斑上生出很多细小鱼籽状菌脓。严重时病斑联合，稻株矮化，叶片卷曲。病原：Xanthomonasoryzaepv.oryzicola中文名：稻黄单胞稻生致病变种

致病力分化：将来自国内6个省的150个菌株，通过接种4个鉴别品种，划分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ3个毒力型，其中强毒力型菌株占55%。寄主范围：主要危害水稻，还可危害野生稻和李氏禾等多种杂草水稻白叶枯病和细条斑病的比较：Xanthomonas

oryzae

pv.oryzae

X.oryzae

pv.oryzicola侵入途径：白叶枯病菌主要从叶缘的水孔和伤口侵入细菌性条斑病菌主要从气孔和自然伤口侵入组织内的定植白叶枯病菌在侵入后，从维管束末梢导管细胞间定植、繁殖扩展，症状首先从叶脉产生、沿叶脉向前扩展；细菌性条斑病菌侵入后，在叶脉间的薄壁细胞间定植、繁殖扩展，病斑限于叶脉间，呈现细条状番茄青枯病

(Ralstonia

solanacearum)番茄青枯病又称细菌性萎蔫病，首先是顶部叶片萎蔫下垂，随后下部叶片出现萎蔫，中部叶片萎蔫最迟。病株起初白天中午萎蔫明显，晚间则恢复正常。经2～3天便会全株凋萎，直至枯死，植株死后仍保持青绿。横切新鲜病茎，可见维管束已变褐色，轻轻挤压有白色粘液渗出，这是细菌性青枯病的重要特征甘蓝黑腐病(Xanthomonas

campestris)在甘蓝、花椰菜上，黑腐病主要为害叶片，病菌由水孔侵入，多从叶缘发生，再向内延伸呈“V”字形的黄褐色枯斑，在病斑的周围常具有黄色晕圈；有时病菌沿叶脉向内扩展．产生黄褐色大斑或者叶脉变黑呈网状，病菌如果从伤口侵入，可在叶片的任何部位形成不规则形的黄褐色病斑。病菌由病叶的导管（又叫维管束)发展到茎部的导管上，然后从茎部导管向上和向下扩展，引起菜株萎蔫。柑橘溃疡病citruscanker

Xanthomonas

campestris

pv.citri

受害叶片开始于叶背出现黄色或黄绿色针头大小的油渍状斑点，继而在叶片两面逐渐隆起，成为近圆形、米黄色病斑，不久病部表皮破裂，呈海绵状，隆起显著，木栓化，表面粗糙，灰白色或灰褐色。随后病部中央凹陷并呈火山口状开裂，且有微细轮纹，周围有黄晕，病斑直径一般为3～5mm，有时几个病斑聚合呈不规则形大斑。三、病毒病毒引起的病害在数量上占植物病害的第二位。由植物病毒引起的植物病害的植物有：禾本科、茄科、豆科、十字花科和葫芦科等。1、特点：非细胞生物、蛋白质和核酸（RNAorDNA)组成形状：杆状、球状、多面体等三、病毒植物病毒的命名名称目前不采用拉丁文双名法，仍以寄主英文俗名加上症状来命名，如烟草花叶病毒为Tobaccomosaicvirus，缩写为TMV；黄瓜花叶病毒为Cucumbermosaicvirus，缩写为CMV。三、病毒植物病毒的分类是将已知病毒按一定标淮、相似程度或相关性的顺序排列，拼成一个系统，即分类系统。植物病毒鉴定的主要目的是确定一种病毒在分类系统中的地位，由于植物病毒个体微小，结构简单，对寄主的依赖性强，鉴定工作难度大，技术性强，对工作条件的要求高。3、症状：花叶矮缩萎蔫畸形水稻黄矮病水稻黄矮病又称黄叶病、暂黄病。我国最早于1932年在台湾发现，后扩展至长江中下游各省，严重危害水稻。流行年份一般减产20~30%，严重的减产达40~50%。症状：病株矮缩，株型松散，病叶平展或下垂，前期叶片黄色杂有碎绿般块，叶脉绿色，呈条状斑驳花叶。后期全叶枯黄。病株根系受损，易于拔起。苗期感病，植株严重矮缩，不分蘖就枯死；分蘖期感病，分蘖减少，不能抽穗或结实不良。病原物学名：Ricetransitoryyellowingvirus普通名：RiceyellowstuntvirusRYSV中名：稻传黄化病毒（稻黄矮病毒）病毒粒体弹状，150~180nmX70~90nm，具外膜。寄主范围寄主范围较窄，仅知有水稻、李氏禾、大黍和一种烟草。传播介体只能由黑尾叶蝉、二点黑尾叶蝉传播。水稻条纹叶枯病原：Ricestripevirus水稻条纹病毒症状：心叶沿叶脉呈现断续的黄绿色或黄白色条斑，病叶一半或大半变黄白色。矮化不明显，分蘖减少，抽穗不良，高秆品种发病后心叶卷曲。大豆花叶病

大豆病毒病是由多种病毒单一或复合侵染的一类系统病害。包括大豆花叶病、大豆顶枯病、大豆芽枯病病等。分布在我国东北、山东等大豆栽培区。其中大豆花叶病发生普遍，占大豆病毒病80%以上，减产40%。

症状

本病症状常因品种、感病阶段及气温不同变异较大常见症状有4种：轻花叶型叶片生长基本正常，叶上现出轻微淡黄绿相间斑驳，对光观察尤为明显，通常后期病株或抗病品种多表现此状重花叶型

病叶呈黄绿相间斑驳，皱缩严重，叶脉变褐弯曲，叶肉呈泡状凸起，叶缘下卷，后期致叶脉坏死，植株明显矮化皱缩花叶型

症状介于轻、重花叶型之间，病叶出现黄绿相间花叶，沿中叶脉呈泡状凸起，叶片皱缩呈歪扭不整形黄斑型

轻花叶型与皱缩花叶混生，出现黄斑坏死，表现为叶片皱缩褪色为黄色斑驳，叶片密生坏死褐色小点，或生出不规则的黄色大斑块，叶脉变褐坏死此外，该病常引起豆粒出现斑驳，其色泽随豆粒脐部颜色而异，多褐色或浅褐色。此外，还可引起花芽萎蔫不结实或呈黑褐色枯死

病原Soybeanmosaicvirus简称SMV，称大豆花叶病毒，属马铃薯Y病毒组。病毒粒体线状，大小650-760×13(nm)。含单股RNA。病毒在体外不稳定，钝化温度60-70℃，稀释限点100-1000倍，体外保毒期1-4天传播途径东北等一季作地区及南方大豆栽培区，种子带毒在田间形成病苗是该病