蔬菜育種學(xué)各論課件蔬菜抗病遺傳與育種

1、田振東Tianzhd@mail.hzau.edu.cn Tel: 87286939,Disease Resistance Genetics and Breeding of Vegetable Crops,蔬菜病害造成嚴重損失蔬菜抗病性的遺傳及特點蔬菜抗病性的鑒定蔬菜抗病育種的主要技術(shù)途徑生物技術(shù)與蔬菜抗病育種,Outline,2024/4/1,蔬菜抗病遺傳與育種　　　　　田振東,2,全世界蔬菜種類860多種，我國種植的蔬菜

2、 27 科 200 多種，常見蔬菜近 50 種，共有500 多種病害。從種植、運輸、儲藏到銷售，因病、蟲損失約 30%～40%。,Bacterial Fungus Virus Nematodes,一、蔬菜病害及其造成的損失,2024/4/1,蔬菜抗病遺傳與育種　　　　　田振東,3,番茄青枯病,病毒病,黃瓜根結(jié)線蟲病,番茄灰霉病,2024/4/1,蔬菜抗病遺傳與育種　　　　　田振

3、東,4,2024/4/1,蔬菜抗病遺傳與育種　　　　　田振東,5,病害種類繁多、病原變異頻繁集約化栽培、品種相對單一、多樣性差蔬菜易于病害滋生栽培條件易于發(fā)病連作加劇病害蔓延,2024/4/1,蔬菜抗病遺傳與育種　　　　　田振東,6,蔬菜病害發(fā)生的一些特點,Tomato  Disease,2024/4/1,蔬菜抗病遺傳與育種　　　　　田振東,7,2024/4/1,蔬菜抗病遺傳與育種　　　　　田振東,8,主要蔬菜抗病育種

4、技術(shù)成效顯著，已制定了主要蔬菜作物規(guī)范化的苗期單抗或多抗接種鑒定技術(shù)與標準。 目前，重要蔬菜作物的主栽品種大部分可抗 2-4 種病害，如可抗 5 種病害的黃瓜，抗 4 種病害的番茄，抗 3 種病害的白菜、辣椒、甘藍等。,白菜品種單抗或雙抗霜霉病、黑斑病、白斑病、黑腐病或病毒病。番茄品種單抗或雙抗TMV、CMV、枯萎病或葉霉病。黃瓜品種單抗或雙抗枯萎病、疫病、霜霉病、炭疽病、細胞性角斑病和黑星病。辣椒品種單抗或雙抗TMV、

5、CMV、疫病、日灼病。甘藍品種單抗或雙抗TuMV和黑腐病。,《中國主要蔬菜抗病育種研究進展》,2024/4/1,蔬菜抗病遺傳與育種　　　　　田振東,9,Resistance level： Immunity Resistance Tolerance Susceptibility,二、主要蔬菜病害遺傳規(guī)律,2024/4/1,蔬菜抗病遺傳與育種　　　　　田振東,10,“Gene-for-Gene” Model,2024

6、/4/1,蔬菜抗病遺傳與育種　　　　　田振東,11,,,,,2024/4/1,蔬菜抗病遺傳與育種　　　　　田振東,12,2024/4/1,蔬菜抗病遺傳與育種　　　　　田振東,13,垂直抗病性 寄主品種對病原菌某個或少數(shù)生理小種免疫或高抗，而對另一些生理小種則高度感染。,垂直抗性由單個或少數(shù)幾個主基因控制,雜交后代按孟德爾遺傳規(guī)律分離，抗、感差異明顯，呈質(zhì)量性狀。,Major gene resistance,R-gene resis

7、tance or Vertical resistance,2024/4/1,蔬菜抗病遺傳與育種　　　　　田振東,14,2024/4/1,蔬菜抗病遺傳與育種　　　　　田振東,15,水平抗病性 寄主的某個品種對所有小種的反應(yīng)一致,對病原菌的不同小種沒有特異(?；?反應(yīng)。,由微效基因控制,能抗多個小種,表現(xiàn)為中度抗病。,Field resistance Partial resistance Horizontal resistance,202

8、4/4/1,16,5%,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.,2024/4/1,蔬菜抗病遺傳與育種　　　　　田振東,17,主效基因抗性 單基因

9、抗性（Monogenic resistance） 寡基因抗性 (Oligogenic resistance)多基因控制抗性（Polygenic resistance）細胞質(zhì)遺傳的抗性,如何研究抗病遺傳規(guī)律？,蔬菜抗病遺傳與育種　　　　　田振東,Host-pathogen interactions: individual-level,2024/4/1,SUSCEPTIBLE

10、RESISTANT,2024/4/1,蔬菜抗病遺傳與育種　　　　　田振東,19,2024/4/1,蔬菜抗病遺傳與育種　　　　　田振東,20,主效基因控制,2024/4/1,蔬菜抗病遺傳與育種　　　　　田振東,21,微效多基因控制抗性,2024/4/1,蔬菜抗病遺傳與育種　　　　　田振東,22,2024/4/1,蔬菜抗病遺傳與育種　　　　　田振東,23,張黎黎等，園藝學(xué)報， 2012，39（9）：1727–1738,2024/4/1,蔬菜

11、抗病遺傳與育種　　　　　田振東,24,抗源多樣、抗病遺傳類型復(fù)雜、多數(shù)病害抗性遺傳機理不清楚。,蔬菜抗性遺傳特點：,三、蔬菜作物抗病性鑒定,（一）病原菌的分離、培養(yǎng)與保存 各種病原菌的分離 菌種的純化和單孢分離 病原菌的保存 有些病原菌無法在培養(yǎng)基上培養(yǎng)， 必須在活體植株上培養(yǎng)。,2024/4/1,蔬菜抗病遺傳與育種　　　　　田振東,25,（二）病原菌的接種

12、方法 種子傳播病害：拌種和浸種 土傳病害：土壤接種、蘸根法 氣流和雨水傳播病害：噴灑、撒播、注射、 針刺。 病毒接種：機械接種、昆蟲傳播 線蟲接種：混播、噴霧、鉆孔、傷口,2024/4/1,蔬菜抗病遺傳與育種　　　　　田振東,26,（三）抗病性鑒定 控制發(fā)病條件 自然病圃 人工病圃 人工接種誘發(fā) 嚴格的試驗設(shè)計,2024/4/1,

13、蔬菜抗病遺傳與育種　　　　　田振東,27,2024/4/1,蔬菜抗病遺傳與育種　　　　　田振東,28,2024/4/1,蔬菜抗病遺傳與育種　　　　　田振東,29,① 田間鑒定和溫室鑒定 ② 苗期鑒定和 ③ 離體鑒定,鑒定的方法,2024/4/1,蔬菜抗病遺傳與育種　　　　　田振東,30,成株鑒定,2024/4/1,蔬菜抗病遺傳與育種　　　　　田振東,31,黃瓜白粉病菌來自于田間新鮮病葉，枯萎病菌

14、、炭疽病菌和黑星病菌分離保存菌株。,種子萌發(fā)后用胚根法接種枯萎病菌；待2片真葉展開時，在存活植株第１真葉上噴霧接種白粉病菌，接種溫度15-25℃；3－4 d后在第2片真葉上接種褐斑病菌，接種后保濕24 h，以后夜間用塑料薄膜覆蓋保濕；7－8 d后在新出葉片上接種黑星病菌，接種溫度20℃左右，接種后保濕　24 h，以后夜間用塑料薄膜覆蓋保濕。,2024/4/1,蔬菜抗病遺傳與育種　　　　　田振東,32,番茄TMV、葉霉病和根結(jié)線蟲病苗期多

15、抗性鑒定方法： 2片真葉接種根結(jié)線蟲：采用灌根法，接種濃度5000條/株，接種50 d調(diào)查病情； 3片真葉接種TMV：采用摩擦法接種，接種量1g 病葉加蒸餾水10 mL，接種20 d調(diào)查病情； 4 片真葉接種葉霉病：采用噴霧法接種，接種濃度106個孢子/mL，接種18天調(diào)查病情。,鑒定標準和記載方法,定性分級：根據(jù)侵染點及周圍枯死反應(yīng)的有無或強弱、病斑大小、色澤等把病斑分為免疫、高抗至高感等來定性分

16、類。,2024/4/1,蔬菜抗病遺傳與育種　　　　　田振東,33,2024/4/1,蔬菜抗病遺傳與育種　　　　　田振東,34,定量分級：普遍率：局部病害侵染（病株率、病葉率、病果率等）。嚴重度：平均每一病葉或每一病株上的病斑面積占表面積的百分數(shù)。病情指數(shù)：當嚴重度用分級代表值表示時，病情指數(shù)=100× Σ 各級病葉數(shù)×各級代表值）/(調(diào)查總?cè)~數(shù)×最高級代表值)；病情指數(shù) =Σ（病級數(shù)x 各級株數(shù)）/

17、（最高病級數(shù)x調(diào)查總株數(shù)）x100%,2024/4/1,蔬菜抗病遺傳與育種　　　　　田振東,35,2024/4/1,蔬菜抗病遺傳與育種　　　　　田振東,36,四、抗病品種的選育,（一）抗源收集（二）抗病品種選育方法（三）抗病育種中的若干問題,2024/4/1,蔬菜抗病遺傳與育種　　　　　田振東,37,1. 從作物起源中心及病害常發(fā)區(qū)去收集，從抗病育種工作較好國家或地區(qū)去收集。2. 從本地區(qū)、本國生產(chǎn)上用過的品種或正在推廣的品種中收

18、集。3. 從育種的后代材料篩選鑒定。4. 從近緣種屬植物中去收集。,（一）抗源收集,2024/4/1,蔬菜抗病遺傳與育種　　　　　田振東,38,雜交聚合（遠緣雜交、回交、聚合雜交、細胞融合）雜優(yōu)利用（上位互作非加效應(yīng)）輪回選擇（微效多基因）分子標記輔助選擇（MAS）基因工程育種,（二）抗病品種選育方法,2024/4/1,蔬菜抗病遺傳與育種　　　　　田振東,39,（三）抗病育種中的若干問題,1.品種抗病性與豐產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的結(jié)合問題

19、2.主要病害與次要病害的兼抗問題3.品種抗性的保持問題,2024/4/1,蔬菜抗病遺傳與育種　　　　　田振東,40,品種抗性喪失的原因： ① 病原菌發(fā)生變異 ② 品種抗性基因使用不當,2024/4/1,蔬菜抗病遺傳與育種　　　　　田振東,41,如何保持品種抗性穩(wěn)定與持久 （1）病原生理小種監(jiān)測 （2）抗源的合理利用 抗源多樣化、抗源輪換、抗源合理布局 （3）抗源聚集 （4）應(yīng)用

20、多系品種 （5）利用水平抗性的品種 （6）利用生物多樣性。,2024/4/1,蔬菜抗病遺傳與育種　　　　　田振東,42,R-gene polycultures,2024/4/1,蔬菜抗病遺傳與育種　　　　　田振東,43,2024/4/1,蔬菜抗病遺傳與育種　　　　　田振東,44,基因工程抗病育種　　抗病毒基因工程　　抗細菌病害的基因工程　　抗真菌病害的基因工程,細胞工程與抗病育種 　體細胞雜交 　抗

21、病突變體篩選,五、生物技術(shù)與蔬菜抗病育種,2024/4/1,蔬菜抗病遺傳與育種　　　　　田振東,45,分子標記輔助選擇育種,2024/4/1,蔬菜抗病遺傳與育種　　　　　田振東,46,植物抗病基因工程育種的理論基礎(chǔ)主要是利用基因工程技術(shù)向感病植株導(dǎo)入抗病基因，或信號傳導(dǎo)途徑中能夠激活植物防御系統(tǒng)的基因，提高植物的反應(yīng)速度，使其抗性增強，或轉(zhuǎn)入一些功能基因，通過對病原的直接殺傷或改變防衛(wèi)反應(yīng)相關(guān)代謝的平衡來提高植物對各種病原微生物的抗性。

22、,Molecular approaches to plant disease resistance,（一）基因工程抗病育種,2024/4/1,蔬菜抗病遺傳與育種　　　　　田振東,47,直接利用抗病基因 小種特異性抗病基因的利用（maybe short period） 只對特異病原小種起作用，大部分抗病基因。 廣譜抗病基因的利用（maybe durable） 對多種病原小種起作用，少部分抗病基因

23、。 非寄主抗性基因的利用（maybe durable）,2024/4/1,蔬菜抗病遺傳與育種　　　　　田振東,48,The RB gene encodes a polypeptide of 970 aa and belongs to theCC-NBS-LRR class of plant resistance genes,2024/4/1,蔬菜抗病遺傳與育種　　　　　田振東,49,2024/4/1,蔬菜抗病遺傳與育種　　　　

24、　田振東,50,干擾病原菌生長的基因,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: 滲調(diào)蛋白 (Osmotin) 、類甜味蛋白 (TLP) 幾丁質(zhì)酶(chitinase)、葡聚糖酶(β-1, 3-glucanase)Plant ribosome-inactivati

25、ng proteins（植物核糖失活蛋白）Small cystein-rich proteins:Phytoalexins：Glucose oxidase (GO)：,2024/4/1,蔬菜抗病遺傳與育種　　　　　田振東,51,激發(fā) HR 來提高植物抗病性,細菌 Hrp 基因的利用Barnase–barstar two component systemAvirulence Gene Strategy de Wit（19

26、92）的雙組份設(shè)想利用病原小種非特異誘導(dǎo)啟動子，在植物體內(nèi)同時表達無毒基因和抗病基因，引發(fā)信號傳遞與激活防衛(wèi)反應(yīng)。,2024/4/1,蔬菜抗病遺傳與育種　　　　　田振東,52,2024/4/1,蔬菜抗病遺傳與育種　　　　　田振東,53,,Strategy for engineering broad-spectrum resistance byinduction of Avr/R transgene combinations.,2024

27、/4/1,蔬菜抗病遺傳與育種　　　　　田振東,54,例：將馬鈴薯 prp-1 病原誘導(dǎo)啟動子驅(qū)動下的 Avr9 導(dǎo)入 cf-9 基因型的番茄，轉(zhuǎn)基因番茄對C. fulvum 和 Oidium lycopersicum 等多種真菌產(chǎn)生抗性（Honée et al, 1998）。,2024/4/1,蔬菜抗病遺傳與育種　　　　　田振東,55,抗病毒基因工程,用的策略有兩大類:一類是病毒來源基因介導(dǎo)的抗性。 應(yīng)用較多的基

28、因有: 外殼蛋白、復(fù)制酶、移動蛋白基因和其他一些序列?！　×硪活愂欠遣《緛碓吹幕蚪閷?dǎo)的抗性,有來自植物的抗性基因、毒素蛋白基因等。 RNAi 技術(shù)。,辣椒轉(zhuǎn)eIF4E相關(guān)基因研究,Transgenic pepper plant,（二）細胞工程與抗病育種,2024/4/1,蔬菜抗病遺傳與育種　　　　　田振東,57,原生質(zhì)體融合創(chuàng)造優(yōu)異材料（遠緣雜交）篩選抗病體細胞突變體，創(chuàng)造特異材料,2024/4/1,蔬菜抗病

29、遺傳與育種　　　　　田振東,58,中國農(nóng)科院蔬菜花卉研究所通過體細胞雜交，克服遠緣雜交不親合性，獲得帶有S. aethiopicum groupe gilo（埃塞俄比亞茄）抗黃萎病基因育種材料。溫室鑒定抗黃萎病率在95.3%以上。,體細胞遠源雜交獲得抗青枯病茄子,2024/4/1,蔬菜抗病遺傳與育種　　　　　田振東,59,重慶市農(nóng)科所利用離體組織培養(yǎng)中加入黃萎病粗毒素的方法，篩選出一株中抗黃萎病，農(nóng)藝性狀較好的“三月茄”突變體(142-

30、Ｅ)。,組織培養(yǎng)篩選抗病突變體,2024/4/1,蔬菜抗病遺傳與育種　　　　　田振東,60,（三）分子標記輔助選擇育種,Hot pepper susceptible to anthracnose,Anthracnose-resistant hot peppers,炭疽病抗性,2024/4/1,蔬菜抗病遺傳與育種　　　　　田振東,61,質(zhì)量抗性基因定位,2024/4/1,蔬菜抗病遺傳與育種　　　　　田振東,62,數(shù)量抗性基因定位

31、 QTL,2024/4/1,蔬菜抗病遺傳與育種　　　　　田振東,63,2024/4/1,蔬菜抗病遺傳與育種　　　　　田振東,64,例：抗番茄抗黃花曲葉病毒分子標記輔助育種,2024/4/1,蔬菜抗病遺傳與育種　　　　　田振東,65,2024/4/1,蔬菜抗病遺傳與育種　　　　　田振東,66,2024/4/1,蔬菜抗病遺傳與育種　　　　　田振東,67,2024/4/1,蔬菜抗病遺傳與育種　　　　　田振東,68,2024/4/1,蔬菜抗

32、病遺傳與育種　　　　　田振東,69,CLN2498E×CA3,F1×Ty52,Ty1,Ty2,Ty3,2024/4/1,蔬菜抗病遺傳與育種　　　　　田振東,70,2024/4/1,蔬菜抗病遺傳與育種　　　　　田振東,71,2024/4/1,蔬菜抗病遺傳與育種　　　　　田振東,72,2024/4/1,蔬菜抗病遺傳與育種　　　　　田振東,73,2024/4/1,蔬菜抗病遺傳與育種　　　　　田振東,74,2024/4/1,