第六讲 水稻抗病虫育种

1. 第六讲 水稻抗病虫育种

3. 传统多样的地方品种被现代改良品种代替使种植品种单一化。又由于增施肥料，提高种植密度，大面积推广双季稻，都促进了水稻病虫害的发生。传统多样的地方品种被现代改良品种代替使种植品种单一化。又由于增施肥料，提高种植密度，大面积推广双季稻，都促进了水稻病虫害的发生。

4. 作物抗病虫育种的重要意义 • 作物抗病虫性，它是指作物对特定病虫害的防范与抵御能力。 • 作物病、虫害的普遍性和极大为害性。 • 1）1985年四川水稻发生稻瘟病大流行，减产几十亿千克。 • 2）水稻二化螟、三化螟。 • 选育抗病、虫的品种是最经济、最安全、最有效的防治方法，是生产上病、虫害综合防治最根本的措施。

5. 第一节 抗病育种 侵害水稻的病菌十分繁多，在中国最为流行的是稻瘟病和白叶枯病，本节主要介绍这2大病害的遗传研究和育种进展。

6. 抗病育种的特点： • 作物抗病性是通过与病原物的相互作用而表现出来的，它是两种生物相互作用的结果。 • 作物的抗病性受环境条件的影响，环境因素可以对选育和鉴定造成很大的干扰。 • 作物抗病虫育种是作物特殊性状的育种，不是指的一种育种方法。

7. 作物 病原物 环境 作物、病原物及环境之间的三角关系 返回

8. 一、 水稻稻瘟病 • （一）、病原 • 1、学名：Pyricularia oryzae (Magnaporthe grisea Barrl)，属稻梨孢菌，为半知菌亚门真菌。 • 2、侵入途径：直接侵入、伤口侵入 • 3、发病条件 • 气温在20-30℃，田间湿度在90%以上，稻株表 • 面有一层水膜达6-10小时，稻瘟病就易发生。 • 山区和沿海地区，雾多露重光照少，稻瘟病发 • 病重。

10. 稻瘟病病原菌的分生孢子（Spore of rice blast）

12. 材　料　鉴　定　　　 湖北恩施

16. 1. 稻瘟病病菌的变异和鉴别 稻瘟病菌易变的原因是由于病菌染色体数目为2-12个，染色体数目变化大则致病性变异也大，分生孢子的致病性在各世代中不断分离。所以某个小种的致病性只不过是暂时表现而已。 鉴别稻瘟病菌生理小种必须利用大量的菌株和较多的水稻品种进行人工接种，以鉴定各个品种对不同菌株的抗性反应，挑选若干代表品种和代表菌株，进一步分析，建立一套寄主—病菌互作清晰的鉴别系统。

17. 中国的稻瘟病鉴别品种

18. 用来自23个省、市、区的有效稻瘟病菌分离物827份，在中国7个鉴定品种上鉴定出7群43个生理小种。其中G1、F1小种广泛分布于中国各稻区，而致病力强的B1、B13、B15和C13、C15小种比重增大是引起抗病品种丧失抗性的重要原因之一。用来自23个省、市、区的有效稻瘟病菌分离物827份，在中国7个鉴定品种上鉴定出7群43个生理小种。其中G1、F1小种广泛分布于中国各稻区，而致病力强的B1、B13、B15和C13、C15小种比重增大是引起抗病品种丧失抗性的重要原因之一。 中国各稻区的稻瘟病菌小种类别 浙江省农业科学院1985~1987年将全国稻瘟病联合试验结果

19. NILs gene Infection Resistance strains frequency (%) 抗稻瘟病品种资源及其利用

20. 不同的品种抗性不同，同一品种的抗性因地区、年份而异，迄今尚未发现一个品种在全国各病圃都表现抗病，但有些品种在多数地区表现抗病，具有广谱抗性。不同的品种抗性不同，同一品种的抗性因地区、年份而异，迄今尚未发现一个品种在全国各病圃都表现抗病，但有些品种在多数地区表现抗病，具有广谱抗性。 抗病品种在不同地的抗性反应(全国稻瘟病协作组1976~1978)

21. 不同稻区的品种经过4年联合鉴定，初步明确：不同稻区的品种经过4年联合鉴定，初步明确： • 华南稻区籼稻品种在其它稻区表现抗病率高； • 长江流域籼、粳稻品种在华南和云贵高原抗病率明显降低，而在北方稻区则增高； • 云贵高原粳稻品种在华南和长江中下游抗病率无明显差异，但长江上游则降低，在北方稻区则增高； • 北方稻区粳稻品种在华南抗病率略有降低，在长江流域很少有差异，在云贵高原则显著降低。

22. 3.抗稻瘟病育种技术 • 选用抗性品种进行杂交转育： • 选用抗病品种与高产、优质的品种杂交。 • 运用有效的方法对分离世代进行选择： • 人工接种和病圃筛选相结合。

25. 二、抗白叶枯病育种 • （一）、病原 • 1、学名：Xanthomonas oryzae（黄单胞杆菌属，黄极毛杆菌） • 侵入途径：主要是伤口，水孔和叶鞘及叶鞘基部变态气孔 • 影响病害流行因素： • 寄主品种抗病性； • 气象条件：适温、多雨、少日照，尤其是台风、暴雨、洪涝； • 管理条件；不合理的水肥管理

26. 水稻发病后，叶片干枯，秕谷增多，米质松脆，千粒重降低，一般减产10-30%，严重时减产50%以上。白叶枯病是亚洲水稻生产上的主要病害之一，热带风暴和台风频繁出现的沿海地区以及暴雨和洪水常发的长江流域，往往容易发生白叶枯病的流行，例如1998年全国白叶枯病发生面积达802.7千公顷。水稻发病后，叶片干枯，秕谷增多，米质松脆，千粒重降低，一般减产10-30%，严重时减产50%以上。白叶枯病是亚洲水稻生产上的主要病害之一，热带风暴和台风频繁出现的沿海地区以及暴雨和洪水常发的长江流域，往往容易发生白叶枯病的流行，例如1998年全国白叶枯病发生面积达802.7千公顷。

27. 1. 白叶枯病菌系的致病型 　　致病性分化研究在日本、菲律宾和中国的研究比较系统。日本分为5个菌系群，菲律宾分为9个生理小种，中国分为7个生理小种（致病型）。 　　在中国，北方粳稻菌株多属Ⅱ和Ⅰ型；南方籼稻区的菌株以Ⅲ型为最多，有少量V型存在。长江流域籼、粳稻混栽区的菌株，则以Ⅱ、Ⅳ型为多。

28. 2. 抗病品种资源及其利用 国际水稻研究所鉴定出的大多数抗性种质资源来自三个地理区域：中心1是孟加拉国、尼泊尔和印度东北部；中心2是印度南部和斯里兰卡；中心3是印度尼西亚爪哇及其邻接的岛屿。

29. 抗白叶枯病的水稻品种类型 • 药用野生稻、疣粒野生稻对白叶枯病抗性很强，接近免疫，也是迄今对白叶枯病抗性较好的抗源。 • 一般狭叶挺直的比阔叶披垂的品种抗病；叶片水孔少的比多的品种抗病；耐肥比不耐肥品种抗病。

32. 3. 抗白叶枯病的育种技术 　　由于抗白叶枯病品种往往都带有1~2个抗性主基因，所以采用简单杂交方法或通过1~2次回交即可将抗性基因导入新品种之中。白叶枯病的鉴定技术较稻瘟病容易，因此转育抗性基因较容易成功，白叶枯病菌系变异较小，所选育的品种应用年份较长。

33. 接种鉴定方法 剪叶法很适于维管束细菌病害，剪叶尖让菌液直接进入伤口。 在田间用细菌数108~109/ml的接种液。苗期接种可在5~6叶期，成株接种则在孕穗期，用浸蘸菌液的剪刀剪去最上部2片展开叶的叶尖约1/10。 每鉴定材料剪叶接种30片左右。苗期经接种后14天，成株经接种后21天左右，当感病对照发病稳定时进行调查。

34. 白叶枯病人工接种抗性评价分级标准

35. 白叶枯病抗性的计算 由于人工接接种的叶片发病并非整齐一致，所以还应按下列计算方法，计算平均病级：

36. 白叶枯病的抗性时期 全生育期抗性：特点是在苗期就得到表达直至成株阶段，并有明显的小种专化现象。 成株抗性：特点是仅在成株阶段表现出抗性。

37. 第二节 抗虫育种 在中国田间为害水稻的昆虫种类在624种以上，仓库害虫种类在103种以上。在水稻生产危害最重害虫主要是： 螟虫：三化螟、二化螟，稻纵卷叶螟/ 稻飞虱：褐飞虱，白背飞虱，黑尾叶蝉。 据估计，亚洲每年因虫害损失的稻谷约占总产量的32%，目前中国每年实际的产量损失在15%左右。 选育同时抗几种害虫的品种，是相当困难的，需要多学科的知识。但抗虫品种一经育成，种植抗虫品种却无须更多的技术和成本，便于推广。

38. 一、抗虫机制与抗虫性状 1、 抗虫机制：Painter(1951)首次将植物抗虫机制分为三类，即拒虫性（antixenosis)、抗生性（antibiosis)和耐害性（tolerance)。 （1）拒虫性：寄主的某些性状使害虫不以它为食料或作为产卵、栖息的场所。由物理因素或化学因素引起。 （2）抗生性：寄主在生物学上对害虫有不利的特性。与拒虫性不同，绝大多数抗生性由化学因素引起，即寄主体内存特殊的化学成分。 （3）耐害性：寄主可以忍受能使害虫群体的危害而仍获丰产的特性。与前两者不同，耐害性是立足于对害虫为害的承受力。

39. 2、 抗虫性状 　　抗虫性涉及水稻形态学、解剖学、组织学、生理学和生物化学的诸多内容。主要的性状是：植株色泽、茎杆粗细、叶片宽厚度、表面绒毛、叶鞘严紧程度、维管束位置、表皮硅化程度、根系发达情况和吸收能力、分蘖力、气味（挥发物）、植株内游离氨基酸、糖类、次生性物质、酶系统及其活力、酸度等等。

40. 二、选育抗虫品种的方法 1、系统选育抗虫品种 抗虫育种首先是利用自然变异。通常在农家品种或育成品种（系）中，筛选对目标害虫具有中等以上抗性材料，再以改良综合性状为目标进行系统选育。 例如，抗多种稻飞虱、叶蝉的籼稻品种Ptb18、Ptb21、Ptb33均分别由印度地方品种Eravapandi、Thekkan和Arikirai系选育成；而抗多种病虫的晚籼品种湘抗32选5则选自多抗品系IR1561-228-3-3（魏子生，1981）。系选只能对材料作有限的改良。

41. 2、 通过杂交导入抗虫基因或性状 　　杂交育种是抗虫育种最常用的方法。对于主基因遗传的抗性，可以采用回交育种方法 ，将抗虫性转入综合性状优良的轮回亲本中去。 　　培育抗虫不育系难度较大，而抗虫恢复系材料丰富，便于选配，因此一般注重利用恢复系。恢复系由显性基因遗传的抗虫性，可以在杂交稻组合F1代得到完全或不完全的表达。例如，恢复系IR26携带显性抗褐飞虱基因Bph1，与珍汕97A组配的杂交稻组合汕优6号，对褐稻虱生物型1、3具有抗性。

42. 3 . 运用遗传工程方法导入外源抗虫基因 　　目前掊育抗虫水稻最成功、最有效的方法是转基因技术，将来自其它植物、动物、微生物的基因导入水稻中，抗虫性得到明显提高。如：导入来自微生物的Bt基因，对螟虫的抗性达到98%,导入来自豆科植物的蛋白抑制酶基因，可以提高对稻飞虱的抗性，导入来自蝎的昆虫毒素基因，也可以提高抗虫性。

45. 练习题 在中国最为流行的水稻病害是（ ）和（ ） 目前中国籼稻的抗白叶枯病以什么抗性基因为主？如何进一步提高和改良中 籼稻的白叶枯病抗性水平？ 什么叫白叶枯病的成株期抗性？ 严重危害我国水稻的6大害虫是？ 简述选育抗虫品种的主要方法。