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抗性育种

花匠小妙招
2024-11-07 01:47

抗性育种包括搜集抗性种质，建立种质资源库，进行抗性鉴定；采用杂交或生物工程技术，将某种抗性基因导入育种材料中；研究抗性机制等。抗性育种的投资较少、效果明显，投资与产出比高；既能够抑制菌源种类和虫口密度，降低病虫危害，提高防治效果，又可以减少因化学药剂的使用而导致的环境污染，保持生态平衡，对于农业的可持续发展和农产品安全有着重要作用。

根据生产实际情况，针对生产上已经或预计将要发生的病虫害确立育种目标。

根据目标病虫害的生理小种或生物型，选择具有相应抗性基因的抗原材料。为了提高抗病虫育种的效率，作为育种亲本的抗原材料需具有较好的农艺性状，对于农艺性状特别差的抗原材料可以先与推广品种杂交，回交育成中间抗原材料，使之保留抗病虫特性的同时农艺性状也有所改善，进一步作为抗病亲本在育种中使用。如在种内没有相应的抗性基因，可从其近缘种甚至远缘种中或其他资源中鉴选抗性基因。

单基因控制的抗病虫性状，采用杂交或简单回交；多基因采用复合杂交、聚合杂交、逐步杂交等；若种内没有好的抗原，可采用远缘杂交或生物工程技术；选育多抗或微效基因控制的具有水平抗性的异花授粉作物品种，可采用双列杂交或轮回选择方法；另外还有诱变育种、系统选育等方法。

植物抗病性鉴定的方法很多，可以在群体水平、个体水平、组织乃至细胞和分子水平。一般根据病症、侵染类型、流行病学标准和产量等不同的要求进行鉴定。常用的有田间、病圃、实验室、生长室、温室鉴定筛选和苗期、成株期的鉴定筛选。新发展的抗性鉴定筛选方法包括：离体器官鉴定筛选、毒素活性鉴定筛选、细胞学鉴定筛选、组织培养技术的鉴定筛选、生化鉴定筛选、分子鉴定筛选。

对后代进行准确有效的选择。作物抗病虫品种后代选择工作一般与高产、优质性状的选择工作结合在一起同时进行，才能保证在育成高产、优质、广适品种的同时具有抗病虫特性。可将前景选择与背景选择相结合，选择方法包括利用传统选择方法对表型的选择和分子标记辅助选择对基因型的选择。

生物工程育种即育种目标从供体生物中分离目的基因，经DNA重组与遗传转化或直接运载进入受体作物，经过筛选获得稳定表达的遗传工程体，经过田间体验与大田选择育成转基因新品种或种质资源。

在抗病育种中，已知的抗病基因编码的蛋白产物有着高度的保守结构域，根据其保守的结构域可分为以下几类：核苷酸结合位点和富亮氨酸重复的胞内受体蛋白（Nueleotide binding site plus leucine-rich repeat，NBS-LRR）类、胞外富亮氨酸重复的跨膜受体蛋白（leucine-rich repeat plus transmembrane receptor，LRR-TM）类、受体激酶（Receptor-like kinase，RLK）类、卷曲螺旋结构的跨膜受体蛋白（Coiled-coil plus transmembrane receptor，CC-TM）类等。主要作物有水稻（稻瘟病、白叶枯病等）、小麦（锈病、白粉病等）、玉米（丝黑穗病、大小斑病等）、番茄（晚疫病、根腐病等）、烟草（花叶病、青枯病等）等。

在抗虫育种中，常用的抗虫基因有转苏云金杆菌（Bt）毒素蛋白基因、转蛋白酶抑制剂基因和转植物凝集素基因等。主要针对棉花害虫、害螨（棉铃虫、棉红铃虫、棉叶螨等），大豆害虫（大豆造桥虫、烟芽夜蛾、黎豆夜蛾），玉米害虫（玉米螟等），水稻害虫（白背飞虱、褐飞虱、二化螟、三化螟、稻瘿蚊、黑尾叶蝉等）等。

生物工程在抗性育种中常用的方法有：①农杆菌介导法。双子叶植物基因转移的常用方法。根癌农杆菌的Ti质粒和发根农杆菌的Ri质粒上的一段转移DNA（T-DNA）区在农杆菌侵染植物形成肿瘤的过程中，T-DNA可以被转移到植物细胞并插入染色体基因组中。②基因枪介导的植物遗传转化。利用高速金（钨）微粒穿过植物细胞壁，将附着其上的外源DNA直接带引到植物细胞中，然后通过未知的机制整合到植物基因组中。③花粉管通道法。在授粉后向子房注射含目的基因的DNA溶液，利用植物在开花、受精过程中形成的花粉管通道，将外源DNA导入受精卵细胞，进一步整合到受体细胞的基因组中，随着受精卵的发育而成为带转基因的新个体。以整个植株的卵细胞、受精卵或早期胚乳细胞为受体，为那些对农杆菌感染不明感、原生质体再生困难的禾谷类粮食作物的基因转移提供了一个值得尝试的方法。

由多基因控制的具有水平抗性的品种推广应用后，能较长时间地保持其抗性。由主基因或寡基因控制的垂直抗病虫品种，在生产上推广若干年后，其抗性易丧失。为了保持品种的抗性稳定、持久，主要的解决办法有：①抗原轮换。根据不同地区病虫害发生流行规律和趋势，不断地培育出具有新抗性基因的品种，代替生产上已丧失或即将丧失抗性的旧品种。②抗原聚集。通过复合杂交，把多个主效抗性基因或修饰基因逐步聚集到一个品种中去。③抗原合理布局。在同一流行区的上、中、下游，分别种植含有不同抗性基因的品种，从空间上切断传播途径。④抗性基因多样化。应用多系品种或混合品种，由于多系品种或混合品种群体内抗性基因的多样化，不仅可以增加对多种病菌生理小种和害虫生物型的抗性，而且可控制病菌和害虫群体的发展和致害性的变异，稳定寄主-小种（生物型）的相互关系及其组成，延长品种的抗性。