抗病育种的步骤和方法如下

一、抗源的选择广泛授集育种原始材料，从中筛选具有能抗某种或者某几种，或者抗某一病害的不一致 生理小种的亲本作为抗源，这是选育抗病品种的最为重要的物质基础。抗病基因的要紧供体 之一是作物的近缘野生植物，目前育成的各类作物的抗病品种，大都是将野生近缘植物的抗 病基因（或者其衍生种）导入新品种而育成的。通常说来，作物初生基因中心或者多样性中 心，即寄主、寄生物的共同发源地，寄主的抗病类型与病菌的毒性类型，往往最为复杂多样。 比如美国在土耳其南部授集到一个小麦标本（编号PI178383）,能抗条锈病4个生理小种， 腥黑穗病的35个与矮腥黑穗病的10个生理小种。菲律宾国际水稻研究所在6723个原始材 料中筛选抗草丛矮缩病的抗源，结果从印度的一个野生稻O nivar）中找到了抗源。苏联 在墨西哥野生棉种中找到了抗棉花黄萎病的抗源，并育成了抗病品种塔什干1号、3号。其次，选用抗源时，务必熟悉本地区本作物要紧病害病菌类型及要紧生理小种的构成、 抗源的抗谱大小。如1963年因出现条中13、16号小种，使南大2419小麦失去抗性；1972 年出现新小种条中18、19号，使阿勃、丰产3号小麦失去抗性。据研究，抗源的抗谱与抗 性持久性有关系。比如抗条锈品种尤皮II,抗10个小种，对1个小种感病，维持抗性18 年；丰产3号对7个小种免疫， 5个小种抗， 2个小种感，维持抗性9年；北京8号对1个 小种免疫， 2个小种抗， 6个小种感病，维持抗性4年。选育抗病品种，利用野生近缘植物或者古老的地方品种，往往会带来若干不易克服的缺 点，因此通常以利用其衍生种作抗源比较好。比如，用“高加索”作为抗白粉病亲本，高加 索的抗源来自德国品种牛朱特（牛朱特与无芒4号杂交，再与无芒1号回交育成高加索）， 而牛朱特的抗源来自黑麦，抗源也可用人工诱变方法自行制造。务必指出，抗源单一化，实质上就是品种单一化，容易使新品种失去抗性。因此务必广 泛授集抗源。比如，日本从1932年就开始进行抗稻瘟病基因的分析研究工作。已鉴定出稻瘟病菌有T、C、N三个群共18个类型，并鉴定出14个抗病基因，其中只有pi-a与pi-i是日本的， 其它12个基因都是从国外引进的。如中国的“杜稻” “荔枝红”（pi-k基因），美国的“辛 尼斯”（pi-z）,巴基斯坦的“塔杜康”（pi-ta、pi-ta1），印度的TKM-6 （pi-zt）,印尼的“金 娜”（pi-b）,马来西亚的“美丽克库宁”（pi-b）等。目前由于生理小种的变化，如中国的杜 稻等具有pi-k，或者pi-ta2等基因的抗病品种已失去抗性。因而如能累积对所有小种的抗病 基因，则能够增强品种的抗病性。日本对水稻抗白叶枯的育种也十分重视。按日本病原菌的菌型与其相对的抗病品种，大 致分为四个群与五个菌系（表1）。其中I型菌系群在日本全国都有分布，黄玉群对菌系I的抗性由一对显性基因Xa1所 操纵，而R. Emas群对菌型I与II的抗性是由两对联锁的显性基因Xa1与Xa2操纵的。 不一致抗病品种的抗病机制也是不相同的。品种群菌系群（型）所属要紧品种IIIIIIV金南凤群SSSSS金南凤，十石，朝日，幸风，日本晴，霜月等黄玉群RSSSR黄玉，全胜26,农林27,朝风，丰沃，大淀，滨 风等R EmasRRSSRR. Emas，塔杜康，Te-Tep, nigeria5， NepVai早生爱国群RRRSR早生爱国3号，中新120，TKM-6，lead rice二、育种材料的抗病性鉴定抗病性鉴定是育种工作基本环节之一。正确的鉴定，又是正确选择的重要根据。1、抗病性鉴定的方式与方法 鉴定抗病性最可靠的方法是直接测定植物的感病性。通常分为：（1）田间鉴定与室内鉴定 田间鉴定容易受气候条件的干扰，有的时候结果不甚可靠。有 些病害有的时候在自然情况下不发病，务必用人工方法，制造充分发病的条件，如喷水、遮 荫、调节播种期与增加施肥量等，或者送到经常发病的地区鉴定。室内鉴定能够不受季节性限制，并便于操纵使用各个小种与防止危险性病原菌的污染。 但务必有调节温湿度与光照的设施。同时，有些病害，如麦类锈病，马铃薯晚疫病等，抗性 常常显现在成株期，假如在温室内鉴定，占用面积较大，鉴定材料不可能很多，故室内鉴定 适合于苗期鉴定。（2）成株期鉴定与苗期鉴定 某些病害成株期鉴定与苗期鉴定基本一致。有些病害如小麦 锈病，有的时候苗期感病而在成株期抗病。成株期鉴定通常都在田间进行，最好另设病圃。某些气传病害常发病地区，可种植诱 发行，行内种植13 个最感病品种的混合种子，每隔一定距离种一长行，与鉴定材料的行 向垂直，并在鉴定材料中隔一定距离，种植抗病与感病参照品种，以便检验发病是否均匀， 必要时计算相对病指。但为了保证充分发病并获得较为可靠的结果，应该进行人工接种鉴定。接种的方法有注射接种：在适当的生育期（条锈在拔节前后，秆锈在孕穗期）注射本地区的流行小种病 孢子悬浮液，并调节环境条件，以利发病。注射接种可在诱发行（每隔1 米）注射若干株， 也可注射在鉴定材料茎秆上。分圃接种：对杂种后代材料通常使用混合菌种接种，如需要 分小种接种，可使用分圃鉴定（1个小种一个圃），小种圃间隔约100 米。每个圃中的材料， 种植一米长短行即可。喷雾接种：用抱子悬浮液喷洒整个小种圃，用塑料薄膜覆盖保湿， 这样发病快，可防止小种间污染。苗期鉴定通常在温室内进行，在短时期内可获得大量材料的鉴定结果。苗期接种通常 使用扫抹法，滑石粉稀释孢子撒接法等。其它接种方法因病害种类不一致而异，如小麦赤霉病可用麦粒地表接种，腥黑穗病、 线虫病可用孢子或者虫瘿拌种接种。棉花枯黄萎病，可用肥料拌残毒物（菌种）沟施接种。 水稻白叶枯病（伤口传染）可用剪叶或者针刺的方法接种。还有些植物的病害，可用植株上 摘下来的叶子接种。2、病害指标与记载方法 目前各类作物抗病性鉴定所用的指标大致有三项：即反应型、普遍率与严重率。（1）反应型 这是鉴定过敏性坏死反应抗病性普遍使用的定性分级方法。它表现在植 物保护反应的强度与孢子堆的大小方面，要紧反应品种的垂直抗性。麦类锈病通常分为下列等级：“0” 免疫，不产生夏孢子堆，完全无症状；“0；”高抗，不产生夏孢子堆，但产生枯死病斑与失绿反应；“1” 抗，孢子堆小而少，常不破裂，周围有枯死反应；“2” 中抗，夏孢子堆小到中，周围有枯死或者失绿反应，秆锈夏孢子堆常生长在绿岛 中（周围有坏死环）；“3” 中感，夏孢子堆中等大小，周围无枯死反应，但有轻微失绿现象；“4” 高感，夏孢子堆大而多，周围无枯死反应，早期失绿现象不明显（秆锈夏孢子堆 愈合）；“X” 混合型，夏孢子堆大小与反应变化不定，同一叶片上出现不一致类型的反应。对小麦赤霉病，也可用抗病性反应级。其标准是：1 级 高抗，病害仅局限于接种小穗上，不扩展到穗轴上；2 级 中抗，接种小穗发病后，病害可扩展到穗轴上，但不侵染到邻近小穗；3 级 中感，病害侵染到穗轴与接种小穗邻近的小穗，但其侵染范围在穗长的1/2 以内；4 级 高感，病害侵染穗轴后，很快蔓延到全穗1/2 以上或者呈急性凋枯型。（2）普遍率 表示群体发病情况，用百分率表示，即病叶或者病茎数占总体的百分比。 通常使用目测估计，要求较精确的鉴定时，可随机取样调查。（3）严重度 指病叶或者病秆上孢子堆数量的多少，或者病斑占全叶面积的比例大小 等，用分级方法表示。如秆锈病鉴定，分为8 级即1、5、10、25、40、65、 80、100。普遍率与严重度都是品种材料抗病性“量”的指标，在菌量与发病条件一致的情况下， 也能反应品种间水平抗性的差异。为了便于比较，可把普遍率、严重率结合为一个指标，即 病情指数。x a + x a + .x a病情指数=一 I nT式中X0、X、x2等表示各级病情频率，a0表示不发病，a2表示各级病情等级。n 为最高病级（通常4级），T为调查总数，即x + x + x + .X。012 n此外，某些病害，如黑穗病，个体间感病程度没有差异，可用感病个体的百分数表示。 白粉病抗性鉴定计算普遍率时，只要叶片上有病斑就算发病；计算严重度时按各级严重 度百分率上限计算（如病斑占叶面积5下列，或者610，即以5或者 10计算）。发病率=普遍率X严重率X 100三、育种实施抗病育种与通常育种相同，也可运用引种、系统选育、杂交回合与诱变等方法，但也有 比较特殊的地方。1、 选择育种 用选择育种法选育抗病品种，务必在加强病原菌的选择压力下才有效果。简单地说，即 在经常严重发病的地区或者病害严重流行的年份，才有较好的选择效果。如江西省万年县在 感病的小麦品种南大2419 中，选出了较抗赤霉病的万年2 号。抗枯萎病棉花品种57681 等，也是用这种方法选育成的。2、 杂交育种近代抗病育种，仍然大都是针对专化性抗性进行的。如美国、加拿大等，以单基因（主 效基因）抗锈育种为小麦杂交育种程序的基础。通常说来，专化性抗性大都为主基因操纵的 显性遗传，抗病对感病是显性。但也有某些亲本的抗病性是隐性遗传的。据日本研究，抗稻 瘟病基因在杂交后代群体中有显性（50）、不完全显性（25）及隐性（25）三种情况。 因此F1感病，F2也可能分离出抗病植株。因此，在F1世代不能只凭抗病性淘汰。通常F2 -f4为集团种植，到f5进行株系选育，从f6开始进行抗性鉴定，直到育成新品种。但国际 水稻研究所选育多抗性品种，以使用系谱选择法为主。积存抗病基因是抗病育种的要紧方法。比如，日本在1936 年用水稻品种银坊主与朝日 杂交，育成了抗稻瘟病的农林8 号；用上川与撰一杂交，育成抗叶稻瘟病的农林6 号。 1943 年用农林6号与8号杂交，育成抗稻叶、穗瘟病的农林22号。此后又以农林22 号与中京旭 杂交，育成了山彦，其抗性与经济性状都有了进一步提高。此外，由于抗病亲本的抗性遗传性不一致，如遗传传递力有强弱，抗性基因对数也不一 致，与病菌的变化等，杂交后代分离的情况比较复杂，而且抗病性往往与丰产性有矛盾，因 此杂交规模与后代群体务必适当加大，才能培养出抗病良种。根据小麦抗锈育种的经验，在 亲本选配上至少要有一个遗传传递力较强的抗锈亲本。其组合方式务必是抗锈与丰产相结 合，并在杂交后代中注意选拔中间材料，加以改进利用。各代选择务必突出重点，抓住要紧 性状，进行严格的抗性与丰产性鉴定。3、回交转育垂直抗性多数属简单遗传，可用回交转育法将抗病基因转入新品种中。比如：一个品 种或者品系要紧性状优良，但不抗病，可用回交法转入抗病基因，保持原品种的其它优良性 状。抗病性很好，但有其它不良性状，甚至有连锁的材料；利用中间或者属间杂交制造新 抗源，可使用渗入回交法，把抗病基因导入新品种中，而排除其它不良性状的干扰。在回交 法中，所用抗病亲本遗传性简单而且是显性的，效果较好。假如抗病性遗传基础复杂，回交 代数增多，则抗病性会有减弱趋势。但回交法也有一定的缺点，它只能得到与轮回亲本相似的农艺性状，不易进一步提高， 除增强转育的抗性外，也不能增强亲本以外的抗性。因此，通常回交12 代后就要改用其 它选择方法（图 1）。图 1 X 抗病基因转入母本品种示意