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抗病育种

利用作物不同种质对病害侵染反应的遗传差异,通过相应的育种方法,选育耐病、抗病或免疫新品种的技术。选育抗病品种,是防止蔬菜病害的主要方法之一,与其他防治方法相比,效果稳定,简单易行,成本低,能减轻或避免农药对蔬菜产品和环境的污染

利用作物不同种质对病害侵染反应的遗传差异,通过相应的育种方法,选育耐病、抗病或免疫新品种的技术。选育抗病品种,是防止蔬菜病害的主要方法之一,与其他防治方法相比,效果稳定,简单易行,成本低,能减轻或避免农药对蔬菜产品和环境的污染,有利于保持生态平衡等。

简史

蔬菜抗病育种始于19世纪80年代。1880年克拉克(James Clark)通过杂交,育成抗晚疫病的马铃薯品种——“马法皮特”和“沃皮特”。19世纪末20世纪初抗枯萎病和根瘤线虫病的豇豆品种、抗枯萎病的西瓜品种相继育成。20世纪中叶以来,蔬菜抗病育种从单一抗病性转向广谱抗病性。育成了抗烟草花叶病毒、烟草蚀纹病毒和马铃薯y病毒的辣椒新品种VR,以及抗霜霉病、白粉病、角斑病、炭疽病和病毒病的黄瓜新品种。中国蔬菜抗病育种开始较晚,但发展较快。50年代在地方品种整理的基础上,通过系统选种,选育出大白菜抗病品种“大锉菜”和黄瓜抗病品种“宁阳刺瓜”。60年代开始进行一些蔬菜的杂交抗病育种,到70年代先后育成抗霜霉病、白粉病的津研号黄瓜系列品种,抗烟草花叶病毒的番茄系列品种。80年代以来,抗病育种在多种蔬菜上广泛开展,主要针对严重危害白菜、甘蓝的芜菁花叶病毒病、霜霉病、黑腐病,危害黄瓜的枯萎病、疫病、炭疽病,危害番茄、辣椒的烟草花叶病毒病、黄瓜花叶病毒病和青枯病等。基本查清各地上述病害病原种群组成和致病性生理分化,提出了准确快速简易的人工接种抗性鉴定方法,鉴定筛选出一批具有抗性的原始材料,育成了一批抗病品种和一代杂种。

抗病机制

蔬菜感染病害的程度是品种抗病性、病原数量和侵染力以及发病环境条件等因素相互作用的结果。抗病育种就是通过遗传改良的方法以增强品种的抗病性。品种抗病性按其专化程度可分为垂直抗性和水平抗性两种。①垂直抗性,又称专化性抗性。特点是品种对病原某些生理小种具有高度抗性,而对另一些生理小种则不表现抗性。抗病反应通常呈过敏性坏死。在遗传上多为主效基因所控制的简单遗传。这种抗病性特异性强,容易识别,受环境影响较小,基因转移容易。在番茄、马铃薯等自花授粉和无性繁殖蔬菜上广为利用。但缺点是常会因病原小种变异而丧失抗性。②水平抗性,又称田间抗性。品种对某种病害多个生理小种的抗性反应,几乎保持在同一水平上。抗病反应包括过敏性坏死以外的抗入侵和抗扩散等多种反应。表现为侵染率低、潜育期长、产孢量少或孢子堆小等特点。抗病程度不如垂直抗性突出,多为耐病性,表现为延缓发病速度,推迟发病高峰。水平抗性通常属微效多基因所控制的数量遗传。优点是不易因病原生理小种的变化而丧失抗性。

品种抗病性的形成,包括预先存在和侵染诱发两种来源。预先形成的抗病因素,是指蔬菜作物在未接触病原之前,就已存在的有利于抗病的形态解剖特征或化学成分。如不同角质层特点,保卫细胞气孔差异,以及预先存在于寄主体内的抗病物质等。番茄的配糖生物碱α-番茄素、十字花科的芥子油、大蒜的蒜素等都是蔬菜体内的一些抗菌成分。侵染诱发的抗病因素,是指蔬菜受病原侵染后所产生的一系列防御反应,如周皮形成和胼胝体沉淀,凝胶与浸填体产生,细胞壁的某些变化、过敏性反应,以及过氧化物酶类、酚类化合物和保卫素的活化或生成等。

品种抗病性按遗传方式的不同,可分成:①单基因抗病性。即控制抗病性的基因只有一个,有显性与隐性之分。②寡基因抗病性。指由少数基因控制的抗病性。③多基因抗病性。指由众多微效基因控制的抗病性。

育种特点

育成抗病品种,必须有可供利用的抗原。抗原除存在于现有栽培品种或古老地方品种外,近缘野生类型中具有丰富的抗病种质。番茄抗番茄花叶病毒(TMV)的基因和抗叶霉病、枯萎病、斑枯病的基因都是来自醋栗番茄、多毛番茄或秘鲁番茄。因此,在育种开始阶段要有针对性、有计划地收集本地区及国内外的抗源材料;同时,可通过远缘杂交、人工引变、细胞融合等方法,人工创造新的具有抗性的原始材料。为了发现抗原,必须将育种材料置于病原感染的条件下,使感病与抗病类型区分开。在病害流行地区或年份进行抗病性鉴定简单易行,但常因自然条件下病原小种不一、不同病害的相互影响、寄主感染受害不匀等原因而影响鉴定结果。为了提高鉴定的可靠性,许多土传病害的田间鉴定需在专门的人工病床或病圃进行;对某些气传病害,常在田间每隔一定距离种植一行感病品种作为诱发行,以保证有充足的病原。田间鉴定受环境影响很大,且易感染正常栽培的田块,故在抗病育种中主要采用人工控制条件下室内苗期人工接种鉴定。即用所需病原,采用适当的接种手段(喷雾、喷粉、浸渍、注射、磨擦、拌种或与土壤混合等),在适宜的环境条件下,按一定浓度,在适当苗龄的植株易感部位接种。接种后应创造侵染环境,促使发病。接种所用的病原物,因病害种类不同,可分别在寄主活体、残死体或合适的人工培养基上保存、繁殖。通过调查记载发病的普遍率、严重度和反应型,以估计、判断群体发病情况、发病程度和抗病的特点。抗病育种通常采用以下途径:①系统选种:从现有品种中按育种目标选出抗病单株,分别采种,形成不同株系,通过多代鉴定比较和选择,选出优良的抗病系统。这是自花授粉、常异花授粉及无性繁殖蔬菜常用的一种简便有效的途径。②杂交育种:选择抗病亲本进行有性杂交,在后代分离过程中通过鉴定、选择,育成抗病品种。杂交后代的鉴定选择应注意亲本抗病性的显、隐表现。当抗病性为隐性遗传时,F1和各分离世代的杂合基因个体虽表现感病,但在下一个世代中能够获得稳定的隐性纯合抗病单株。当抗病性为显性遗传时,所选得抗病单株的基因为纯合或杂合,可通过下一代有无分离来鉴定。一般F1淘汰突出不良组合外,应全部留种,从F2开始经多代抗病性鉴定筛选,直至抗病性及其他经济性状均臻于稳定时止。③一代杂种育种:根据不同自交系抗病性的配合力差异,育成抗病一代杂种。这是当前应用最多的一种途径。抗病性为显性时,只要一亲本抗病即可,另一亲本应是经济性状优良的系统。抗病性为隐性遗传时,只有双亲均表现抗病,才能得到抗病一代杂种。④回交育种:通过连续回交,把具有抗性的原始材料的垂直抗性转育到经济性状优良的感病品种中,育成新的抗病品种。这也是广泛应用的一种方法。