蔬菜育种学各论蔬菜抗病遗传与育种

Disease

Resistance

Genetics

andBreeding

of

Vegetable

Crops蔬菜病害造成严重损失蔬菜抗病性的遗传及特点蔬菜抗病性的鉴定蔬菜抗病育种的主要技术途径生物技术与蔬菜抗病育种8/13/2019蔬菜抗病遗传与育种田振东2Outline全世界蔬菜种类860多种，我国种植的蔬菜27科200多种，常见蔬菜近50种，共有

500多种病害。从种植、运输、储藏到销售，因病、虫损失约30%～40%。Bacterial8/13/2019蔬菜抗病遗传与育种田振东3FungusVirusNematodes一、蔬菜病害及其造成的损失病毒病番茄灰霉病8/13/2019蔬菜抗病遗传与育种田振东48/13/2019蔬菜抗病遗传与育种田振东5蔬菜病害发生的一些特点病害种类繁多、病原变异频繁集约化栽培、品种相对单一、多样性差蔬菜易于病害滋生栽培条件易于发病连作加剧病害蔓延8/13/2019蔬菜抗病遗传与育种田振东6Tomato8/13/2019蔬菜抗病遗传与育种田振东7Disease主要蔬菜抗病育种技术成效显著，已制定了主要蔬菜作物规范化的苗期单抗或多抗接种鉴定技术与标准。目前，重要蔬菜作物的主栽品种大部分可抗2-4种病害，如可抗5

种病害的黄瓜，抗4种病害的番茄，抗3种病害的白菜、辣椒、甘蓝等。白菜品种单抗或双抗霜霉病、黑斑病、白斑病、黑腐病或病毒病。番茄品种单抗或双抗TMV、CMV、枯萎病或叶霉病。黄瓜品种单抗或双抗枯萎病、疫病、霜霉病、炭疽病、细胞性角斑病和黑星病。辣椒品种单抗或双抗TMV、CMV、疫病、日灼病。甘蓝品种单抗或双抗TuMV和黑腐病。8/13/2019蔬菜抗病遗传与育种田振东8《中国主要蔬菜抗病育种研究进展》Resistance

level：ImmunityResistanceToleranceSusceptibility8/13/2019蔬菜抗病遗传与育种田振东9二、主要蔬菜病害遗传规律病原物的致病性基因植物的抗病性基因R(resistant)r(susceptible)A(avirulent)RSa(virulent)SS8/13/2019蔬菜抗病遗传与育种田振东10“Gene-for-Gene”Model8/13/2019蔬菜抗病遗传与育种田振东118/13/2019蔬菜抗病遗传与育种田振东12垂直抗病性寄主品种对病原菌某个或少数生理小种免疫或高抗，而对另一些生理小种则高度感染。垂直抗性由单个或少数几个主基因控制,杂交后代按孟德尔遗传规律分离，抗、感差异明显，呈质量性状。8/13/2019蔬菜抗病遗传与育种田振东13Major

gene

resistance,R-gene

resistance

orVertical

resistance8/13/2019蔬菜抗病遗传与育种田振东148/13/2019蔬菜抗病遗传与育种田振东15水平抗病性

寄主的某个品种对所有小种的反应一致,对病原菌的不同小种没有特异(专化)反应。由微效基因控制,能抗多个小种,表现为中度抗病。Field

resistancePartial

resistanceHorizontal

resistance165%100%50%Horizontal

resistance

to

late

blight

is

mostly

race-nonspecific,

controlled

by

more

than

one

gene

and,therefore,

it

was

expected

to

been

more

durable.8/13/20198/13/2019蔬菜抗病遗传与育种田振东17主效基因抗性单基因抗性（Monogenic

resistance）寡基因抗性

(Oligogenic

resistance)多基因控制抗性（Polygenic

resistance）细胞质遗传的抗性如何研究抗病遗传规律？Host-pathogen

interactions:

individual-level8/13/2019蔬菜抗病遗传与育种田振东19主效基因控制8/13/2019蔬菜抗病遗传与育种田振东208/13/2019蔬菜抗病遗传与育种田振东21微效多基因控制抗性8/13/2019蔬菜抗病遗传与育种田振东22张黎黎等，园艺学报，2012，39（9）：1727–17388/13/2019蔬菜抗病遗传与育种田振东23抗源多样、抗病遗传类型复杂、多数病害抗性遗传机理不清楚。8/13/2019蔬菜抗病遗传与育种田振东24蔬菜抗性遗传特点：三、蔬菜作物抗病性鉴定（一）病原菌的分离、培养与保存各种病原菌的分离菌种的纯化和单孢分离病原菌的保存有些病原菌无法在培养基上培养，必须在活体植株上培养。8/13/2019蔬菜抗病遗传与育种田振东25（二）病原菌的接种方法种子传播病害：拌种和浸种土传病害：土壤接种、蘸根法气流和雨水传播病害：喷洒、撒播、注射、针刺。病毒接种：机械接种、昆虫传播线虫接种：混播、喷雾、钻孔、伤口8/13/2019蔬菜抗病遗传与育种田振东26（三）抗病性鉴定控制发病条件自然病圃人工病圃人工接种诱发严格的试验设计8/13/2019蔬菜抗病遗传与育种田振东278/13/2019蔬菜抗病遗传与育种田振东288/13/2019蔬菜抗病遗传与育种田振东29鉴定的方法①田间鉴定和温室鉴定②苗期鉴定和成株鉴定③离体鉴定8/13/2019蔬菜抗病遗传与育种田振东30黄瓜白粉病菌来自于田间新鲜病叶，枯萎病菌、炭疽病菌和黑星病菌分离保存菌株。种子萌发后用胚根法接种枯萎病菌；

待2片真叶展开时，在存活植株第１真叶上喷雾接种白粉病菌，接种温度15-25℃；3－4

d后在第2片真叶上接种褐斑病菌，接种后保湿24

h，以后夜间用塑料薄膜覆盖保

湿；7－8

d后在新出叶片上接种黑星病菌，接种温度20℃左右，接种后保湿

24

h，以后夜间用塑料薄膜覆盖保湿。8/13/2019蔬菜抗病遗传与育种田振东31番茄TMV、叶霉病和根结线虫病苗期多抗性鉴定方法：2片真叶接种根结线虫：采用灌根法，接种浓度5000条/株，接种50

d调查病情；3片真叶接种TMV：采用摩擦法接种，接种量1g病叶加蒸馏水10

mL，接种20

d调查病情；4片真叶接种叶霉病：采用喷雾法接种，接种浓度106个孢子/mL，接种18天调查病情。8/13/2019蔬菜抗病遗传与育种田振东32鉴定标准和记载方法定性分级：根据侵染点及周围枯死反应的有无或强弱、病斑大小、色泽等把病斑分为免疫、高抗至高感等来定性分类。8/13/2019蔬菜抗病遗传与育种田振东338/13/2019蔬菜抗病遗传与育种田振东34定量分级：8/13/2019蔬菜抗病遗传与育种田振东35普遍率：局部病害侵染（病株率、病叶率、病果率等）。严重度：平均每一病叶或每一病株上的病斑面积占表面积的百分数。病情指数：当严重度用分级代表值表示时，病情指数=100×Σ

各级病叶数×各级代表值）/(调查总叶数×最高级代表值)；病情指数=Σ（病级数x各级株数）/（最高病级数x调查总株数）x100%白

菜

霜

霉病个体病情分级群体抗性的归类0级：无病症；1级：叶片上有稀疏的褐色斑点，不扩展；高抗（HR）：病情指数0.11-11.11抗病（R）：病情指数11.12-33.333级：叶片上有较多病斑，多数凹陷，无霉；中抗（MR）：病情指数33.34-55.555级：病斑四处扩展，叶背生少量霉层，病斑不连成片；感病（S）：病情指数55.56-77.777级：病斑扩展面积达叶片1/2～2/3，霉层较多；高感（HS）：病情指数77.78-1009级：病斑扩展面积达2/3以上，有大量的霉层。8/13/2019蔬菜抗病遗传与育种田振东36四、抗病品种的选育8/13/2019蔬菜抗病遗传与育种田振东37（一）抗源收集（二）抗病品种选育方法（三）抗病育种中的若干问题从作物起源中心及病害常发区去收集，从抗病 育种工作较好国家或地区去收集。从本地区、本国生产上用过的品种或正在推广 的品种中收集。从育种的后代材料筛选鉴定。从近缘种属植物中去收集。8/13/2019蔬菜抗病遗传与育种田振东38（一）抗源收集杂交聚合（远缘杂交、回交、聚合杂交、细胞融合）杂优利用（上位互作非加效应）轮回选择（微效多基因）分子标记辅助选择（MAS）基因工程育种8/13/2019蔬菜抗病遗传与育种田振东39（二）抗病品种选育方法（三）抗病育种中的若干问题8/13/2019蔬菜抗病遗传与育种田振东40品种抗病性与丰产优质的结合问题主要病害与次要病害的兼抗问题品种抗性的保持问题品种抗性丧失的原因：8/13/2019蔬菜抗病遗传与育种田振东41①

病原菌发生变异②

品种抗性基因使用不当如何保持品种抗性稳定与持久8/13/2019蔬菜抗病遗传与育种田振东42病原生理小种监测抗源的合理利用抗源多样化、抗源轮换、抗源合理布局抗源聚集应用多系品种利用水平抗性的品种利用生物多样性。R-gene

polycultures8/13/2019蔬菜抗病遗传与育种田振东438/13/2019蔬菜抗病遗传与育种田振东44五、生物技术与蔬菜抗病育种8/13/2019蔬菜抗病遗传与育种田振东45基因工程抗病育种抗病毒基因工程抗细菌病害的基因工程抗真菌病害的基因工程细胞工程与抗病育种体细胞杂交抗病突变体筛选分子标记辅助选择育种Molecular

approaches

to

plant

diseaseresistance植物抗病基因工程育种的理论基础主要是利用基因工程技术向感病植株导入抗病基因，或信号传导途径中能够激活植物防御系统的基因，提高植物的反应速度，使其抗性增强，或转入一些功能基因，通过对病原的直接杀伤或改变防卫反应相关代谢的平衡来提高植物对各种病原微生物的抗性。8/13/2019蔬菜抗病遗传与育种田振东46（一）基因工程抗病育种直接利用抗病基因小种特异性抗病基因的利用（maybe

short

period）只对特异病原小种起作用，大部分抗病基因。8/13/2019蔬菜抗病遗传与育种田振东47广谱抗病基因的利用（maybe

durable）对多种病原小种起作用，少部分抗病基因。非寄主抗性基因的利用（maybe

durable）The

RB

gene

encodes

a

polypeptide

of

970

aa

and

belongs

to

theCC-NBS-LRR

class

of

plant

resistance

genes8/13/2019蔬菜抗病遗传与育种田振东488/13/2019蔬菜抗病遗传与育种田振东49干扰病原菌生长的基因Antifungal

proteins：溶菌酶、植物凝集素、防御素、抗菌肽、多聚半乳糖醛酸抑制蛋白(PGIP)Pathogenesis-related

proteins:调蛋白(Osmotin)、类甜味蛋白(TLP)几丁质酶(chitinase)、葡聚糖酶(β-1,3-glucanase)Plant

ribosome-inactivating

proteins（植物核糖失活蛋白）Small

cystein-rich

proteins:Phytoalexins：Glucose

oxidase

(GO)：8/13/2019蔬菜抗病遗传与育种田振东50激发HR来提高植物抗病性8/13/2019蔬菜抗病遗传与育种田振东51细菌Hrp基因的利用Barnase–barstar

two

component

systemAvirulence

Gene

StrategydeWit（1992）的双组份设想利用病原小种非特异诱导启动子，在植物体内同时表达无毒基因和抗病基因，引发信号传递与激活防卫反应。8/13/2019蔬菜抗病遗传与育种田振东52Strategy

for

engineering

broad-spectrum

resistance

byinduction

of

Avr/R

transgene

combinations.8/13/2019蔬菜抗病遗传与育种田振东53例：将马铃薯prp-1病原诱导启动子驱动下的Avr9导入cf-9基因型的番茄，转基因番茄对C.fulvum

和Oidiumlycopersicum

等多种真菌产生抗性（Honée

et

al,1998）。8/13/2019蔬菜抗病遗传与育种田振东54抗病毒基因工程用的策略有两大类:一类是病毒来源基因介导的抗性。应用较多的基因有:外壳蛋白、复制酶、移动蛋白基因和其他一些序列。另一类是非病毒来源的基因介导的抗性,有来自植物的抗性基因、毒素蛋白基因等。RNAi技术。8/13/2019蔬菜抗病遗传与育种田振东55辣椒转eIF4E相关基因研究Transgenic

pepper

plant（二）细胞工程与抗病育种8/13/2019蔬菜抗病遗传与育种田振东57原生质体融合创造优异材料（远缘杂交）筛选抗病体细胞突变体，创造特异材料中国农科院蔬菜花卉研究所通过体细胞杂交，克服远缘杂交不亲合性，获得带有S.aethiopicum

groupe

gilo（埃塞俄比亚茄）抗黄萎病基因育种材料。温室鉴定抗黄萎病率在95.3%以上。体细胞远源杂交获得抗青枯病茄子8/13/2019蔬菜抗病遗传与育种田振东58组织培养筛选抗病突变体重庆市农科所利用离体组织培养中加入黄萎病粗毒素的方法，筛选出一株中