第十三章_抗逆性育种课件

第十三章_抗逆性育种第十三章_抗逆性育种1一一 抗逆性育种意义与基本方法抗逆性育种意义与基本方法1 1 抗逆性育种的意义抗逆性育种的意义 抗逆性品种的推广抗逆性品种的推广应用用对于于合理利用自然合理利用自然资源源，保持，保持农业生生产可持可持续发展展有重要意有重要意义。一 抗逆性育种意义与基本方法22 2 作物逆境的种类作物逆境的种类逆境逆境温度胁迫温度胁迫水分胁迫水分胁迫矿物质胁迫矿物质胁迫低温冷害低温冷害 高温危害高温危害冻害冻害（0）干旱（水分过少）干旱（水分过少）湿、渍害（水分过多）湿、渍害（水分过多）大气干旱大气干旱土壤干旱土壤干旱干热风干热风盐碱害盐碱害酸性土、铝害酸性土、铝害2 作物逆境的种类逆境温度胁迫水分胁迫矿物质胁迫低温冷害 高3第十三章_抗逆性育种课件4第十三章_抗逆性育种课件5二二 抗寒性育种抗寒性育种小麦苗期小麦苗期冻害害树叶上的冰壳叶上的冰壳冻害害二 抗寒性育种小麦苗期冻害树叶上的冰壳冻害62008年南方受年南方受冻 害的油菜害的油菜冰冰冻的茶的茶树2008年南方受冻 害的油菜冰冻的茶树7冷害冷害受低温冷害的烤烟苗受低温冷害的烤烟苗遭受冷害的棉花遭受冷害的棉花冷害受低温冷害的烤烟苗遭受冷害的棉花81 1 抗寒性的含义抗寒性的含义寒害寒害：泛指低温对作物所引起的损害泛指低温对作物所引起的损害。l冻害冻害(freezing damage)(freezing damage)：冰点以下，体内结冰；：冰点以下，体内结冰；l冷害冷害(cold damage)(cold damage)：0 0以上。以上。抗冻性抗冻性：指其在指其在0 0以下以下低温条件下具有延迟或避免细低温条件下具有延迟或避免细 胞间隙或原生质结冰的一种特性胞间隙或原生质结冰的一种特性。抗冷性抗冷性：指其在指其在O O以上以上的低温度下能维持正常生长发的低温度下能维持正常生长发 育到成熟的特性育到成熟的特性。1 抗寒性的含义寒害：泛指低温对作物所引起的损害。9 不同作物的主要低温胁迫：不同作物的主要低温胁迫：l 低温长日作物：越冬（冻、雪）、春季（冷、低温长日作物：越冬（冻、雪）、春季（冷、冻、霜）；冻、霜）；l 高温短日作物：春秋季节（冷、霜）。高温短日作物：春秋季节（冷、霜）。不同作物的主要低温胁迫：102 2 抗寒性的鉴定和鉴定指标抗寒性的鉴定和鉴定指标l复杂的数量性状；复杂的数量性状；l抗寒资源包括地方品种、引进品种、野生近抗寒资源包括地方品种、引进品种、野生近 缘种；缘种；l鉴定和选择：鉴定和选择：自然鉴定为主自然鉴定为主，室内鉴定为补充；，室内鉴定为补充；l进行杂交育种。进行杂交育种。2 抗寒性的鉴定和鉴定指标11 鉴定指标：鉴定指标：l形态指标：形态指标：发芽率、发芽势、幼苗形态、相对绿叶面积、发芽率、发芽势、幼苗形态、相对绿叶面积、幼苗死亡率、结实率幼苗死亡率、结实率l生理生化指标：生理生化指标：膜透性（电导率）；膜透性（电导率）；亲水氨基酸（脯氨酸）和蛋白质；亲水氨基酸（脯氨酸）和蛋白质；可溶性糖；可溶性糖；保护酶活性。保护酶活性。鉴定指标：12三三 抗旱性育种抗旱性育种1 1 抗旱育种的意义抗旱育种的意义 全球：全球：l荒漠化土地达荒漠化土地达36003600万平方公里，占全球陆地面积的万平方公里，占全球陆地面积的1/41/4；l1/31/3耕地面积供水不足，其它耕地周期性缺水。耕地面积供水不足，其它耕地周期性缺水。我国：我国：l8585的自然灾害为气象灾害，干旱灾害又占气象灾害的的自然灾害为气象灾害，干旱灾害又占气象灾害的 50 50左右；左右；l3/43/4的耕地面积遭受不同程度干旱的威胁；的耕地面积遭受不同程度干旱的威胁；l2020世纪九十年代我国北方干旱频繁发生，而南方部分地区世纪九十年代我国北方干旱频繁发生，而南方部分地区 近几年也频繁发生干旱。近几年也频繁发生干旱。三 抗旱性育种1 抗旱育种的意义13摩洛哥干旱缺水地区特有一景：羊上树摩洛哥干旱缺水地区特有一景：羊上树摩洛哥干旱缺水地区特有一景：羊上树142003年湖南旱灾农民不得不下井底获取饮用水第十三章_抗逆性育种课件15旱灾后的水稻旱灾后的水稻旱灾后的水稻162006年年7月月-8月重庆持续一个多月的高温干旱月重庆持续一个多月的高温干旱2006年7月-8月重庆持续一个多月的高温干旱172 抗旱性的含义抗旱性的含义 干旱：干旱：包括大气干旱、土壤干旱和混合干旱。包括大气干旱、土壤干旱和混合干旱。广义抗旱：广义抗旱：包括免旱、耐旱和避旱。包括免旱、耐旱和避旱。免旱性：免旱性：在生长环境中水分不足时，植物体内仍能在生长环境中水分不足时，植物体内仍能保持水分免受伤害保持水分免受伤害，以至能进行正常生长的性能。以至能进行正常生长的性能。l包括保持水分的吸收和减少水分的损失；包括保持水分的吸收和减少水分的损失；l免旱性的主要特点大都表现在免旱性的主要特点大都表现在形态结构形态结构上。上。耐旱性：耐旱性：作物作物忍受组织水势低的能力忍受组织水势低的能力，不受伤害或减轻损害。，不受伤害或减轻损害。l其主要特点则大都表现在其主要特点则大都表现在生理上生理上抗旱。抗旱。免旱性和耐旱性属于真正的抗旱性。免旱性和耐旱性属于真正的抗旱性。避旱性：避旱性：通过早熟或发育的可塑性，在时间上避开干旱的危害，通过早熟或发育的可塑性，在时间上避开干旱的危害，不属于抗旱性。不属于抗旱性。2 抗旱性的含义 干旱：包括大气干旱、土壤干旱和混183 抗旱性的鉴定抗旱性的鉴定 鉴定技术：鉴定技术：l自然田间鉴定自然田间鉴定l田间水分控制田间水分控制l人工气候箱鉴定人工气候箱鉴定lPEGPEG（聚乙二醇）模拟干旱（聚乙二醇）模拟干旱3 抗旱性的鉴定19 鉴定指定指标：（1）形态指标）形态指标：根系根系长度、数量及其分布，植株冠度、数量及其分布，植株冠 层结构特征等；构特征等；（2）生理指标）生理指标：对蒸蒸腾气孔气孔调节、对缺水的渗透缺水的渗透调 节、切叶的持水力等；、切叶的持水力等；（3）生化指标）生化指标：植物的脱落酸水平、脯氨酸和无植物的脱落酸水平、脯氨酸和无结 构的碳水化合物含量等。构的碳水化合物含量等。鉴定指标：20不耐旱叶片表皮极度密集的气孔不耐旱叶片表皮极度密集的气孔仙人掌表面向内凹陷的气孔仙人掌表面向内凹陷的气孔不耐旱叶片表皮极度密集的气孔仙人掌表面向内凹陷的气孔214 抗旱品种选育方法抗旱品种选育方法（1 1）抗旱种质资源的收集改良）抗旱种质资源的收集改良l地方品种地方品种l国外：热带国外：热带-亚热带和亚热带和CIMMYT等资源。等资源。如：如：水稻品种水稻品种TKM6和和IET5849。l近缘种和远缘种：近缘种和远缘种：如小麦近如小麦近缘种粗山羊草和黑麦。种粗山羊草和黑麦。4 抗旱品种选育方法（1）抗旱种质资源的收集改良22（）选育方法（）选育方法l常规杂交育种（主要）：水旱生态型品种杂交常规杂交育种（主要）：水旱生态型品种杂交 可有效实现抗旱性和丰产性的有机结合；遗传可有效实现抗旱性和丰产性的有机结合；遗传 力低，高代选；力低，高代选；l分子标记辅助选择育种；分子标记辅助选择育种；l转基因技术；转基因技术；如孟山都公司利用如孟山都公司利用NF-YB基因基因转化玉米，化玉米，获得得转基因品种。基因品种。（）选育方法23四四 耐湿性育种耐湿性育种湿害湿害：由于土壤中水分过剩由于土壤中水分过剩,造成土壤中的空造成土壤中的空 气不足而引起作物生育障碍的现象。气不足而引起作物生育障碍的现象。冲冲毁的的农田田四 耐湿性育种湿害：由于土壤中水分过剩,造成土壤中的空冲毁241 1 耐湿性的含耐湿性的含义 湿害分湿害分类l气象原因造成气象原因造成：生育期间雨量过多或过于集生育期间雨量过多或过于集中；中；l非非气象原因造成的气象原因造成的：作物布局不当作物布局不当。根据发生时期分根据发生时期分：l秋冬湿害秋冬湿害：使越冬作物幼苗损伤使越冬作物幼苗损伤；l春季或夏季湿害春季或夏季湿害：麦类作物正处拔节到成熟的阶段麦类作物正处拔节到成熟的阶段，对产对产 量影响大量影响大，其中其中孕穗期孕穗期受湿危害最大。受湿危害最大。1 耐湿性的含义25耐湿性耐湿性：是指在土壤是指在土壤渍渍水条件下水条件下，作物根部受到缺氧和其他因作物根部受到缺氧和其他因 素的素的胁胁迫而具有减免受害的能力。迫而具有减免受害的能力。耐湿性耐湿性较较强强的品种的的品种的生理特点生理特点：l根部需氧量根部需氧量较较少少；l根中空隙度根中空隙度大；大；l根部皮根部皮层层及根毛有及根毛有木木质质化或易于木化或易于木质质化化；l发发根力根力较较强强，较较易易发发新根新根；l根系根系对对土壤土壤处处于于还还原状原状态态而生成的有毒物而生成的有毒物质质具有一定的耐具有一定的耐 性等。性等。耐湿性：是指在土壤渍水条件下，作物根部受到缺氧和其他因262 2 耐湿性的耐湿性的鉴定定与与选育育（1）鉴定指标）鉴定指标l产量：产量：籽粒经济产量和产量构成因素的综合指标（有效籽粒经济产量和产量构成因素的综合指标（有效 穗、每穗实粒数、千粒重）；穗、每穗实粒数、千粒重）；l形态：形态：l生理生化：生理生化：叶叶绿素、脯氨酸素、脯氨酸(Pro)、可溶性糖、可溶性蛋、可溶性糖、可溶性蛋白白质、亚铁离子含量和超氧化物歧化离子含量和超氧化物歧化酶(SOD)活性、乙活性、乙醇脱醇脱氢酶活性、活性、过氧化氧化氢酶（CAT）活性、丙二）活性、丙二醛(MDA)含量和含量和质膜相膜相对透性。透性。2 耐湿性的鉴定与选育27（2）鉴定方法定方法l场圃圃鉴定法定法：田田间鉴定双重比定双重比较法法。通通过过各材料各材料间间及其与及其与对对照品种照品种间间在在处处理区有关性状表理区有关性状表现现的的对对比比，和各和各该该材料分材料分别别在在处处理区与理区与对对照区照区有关性状表有关性状表现现的的对对比比，使供使供试试材料的材料的耐湿性差异得到耐湿性差异得到较较准确的准确的鉴鉴定定。l盆钵鉴定法盆钵鉴定法：将各供将各供试试材料种子分材料种子分为为两份两份，一份在正常条一份在正常条件下盆栽件下盆栽，另一份另一份则则在种子萌在种子萌动时动时播于底部播于底部钻钻孔的装土盆孔的装土盆钵钵内内，到关到关键键的生育期的生育期将盆将盆钵钵浸于盛水的水箱或水泥池内浸于盛水的水箱或水泥池内，以分以分别鉴别鉴定定对过对过湿的反湿的反应应。（3）育种方法：）育种方法：杂交育种法。杂交育种法。（2）鉴定方法28五五 耐盐性育种耐盐性育种1 1 耐盐性的含义耐盐性的含义盐害盐害：土壤中可溶性盐类过量对作物造成损害土壤中可溶性盐类过量对作物造成损害。盐分过多的土壤统称为盐碱土盐分过多的土壤统称为盐碱土。通常。通常把碳酸把碳酸纳为主的土壤称为碱土纳为主的土壤称为碱土，把氯化把氯化钠钠与硫酸纳为主的与硫酸纳为主的土壤称为盐土土壤称为盐土，但两者常同时存在。但两者常同时存在。耐盐性耐盐性：作物对盐害的耐性作物对盐害的耐性。五 耐盐性育种1 耐盐性的含义29盐胁迫的两个组成部分：盐胁迫的两个组成部分：渗透胁迫和离子效应渗透胁迫和离子效应 耐盐性耐盐性包括：包括：l避盐性避盐性：通过降低盐类在体内积累，从而避免盐类的通过降低盐类在体内积累，从而避免盐类的 危害。危害。如如：玉米、高粱等作物通玉米、高粱等作物通过过泌泌盐盐以避以避盐盐害害；大麦通大麦通过过吸水稀吸水稀释释吸吸进进的的盐盐分。分。l耐盐性耐盐性：通通过细过细胞渗透胞渗透调节调节以适以适应应因因盐渍盐渍而而产产生的水分生的水分 胁胁迫迫。盐胁迫的两个组成部分：渗透胁迫和离子效应302 2 耐盐性的鉴定方法与指标耐盐性的鉴定方法与指标方法：方法：l田间产量试验法；田间产量试验法；l营养液栽培法：砂培或水培，控制盐分和营养成分；营养液栽培法：砂培或水培，控制盐分和营养成分；l萌发试验法：在不同盐分浓度条件下播种，检查种子萌发和幼苗发育萌发试验法：在不同盐分浓度条件下播种，检查种子萌发和幼苗发育 的表现。的表现。指标：指标：l产量指标产量指标：实际产量、理论产量的构成因素；：实际产量、理论产量的构成因素；l形态指标形态指标：发芽率、幼苗生长量、苗长、根长、根数、叶片数；发芽率、幼苗生长量、苗长、根长、根数、叶片数；l生理生化指标生理生化指标：根系或地上部分的根系或地上部分的NaNa+和和K K+含量与分配、叶片水势、相含量与分配、叶片水势、相 关酶活性、相关物质含量（关酶活性、相关物质含量（脯氨酸、甘氨酸、脯氨酸、甘氨酸、甜菜碱）。甜菜碱）。2 耐盐性的鉴定方法与指标方法：313 3 耐盐品种选育方法耐盐品种选育方法l资源筛选：不同浓度；资源筛选：不同浓度；l杂交选育；杂交选育；l诱变筛选：水稻花药诱变筛选获得耐盐显性主基因；诱变筛选：水稻花药诱变筛选获得耐盐显性主基因；l组织培养、体细胞变异：筛选和培育耐盐细胞系；组织培养、体细胞变异：筛选和培育耐盐细胞系；l体细胞杂交。体细胞杂交。3 耐盐品种选育方法32六六 耐耐铝铝性育种性育种1 1 耐铝性的含义耐铝性的含义l铝害主要发生在酸性土壤（铝害主要发生在酸性土壤（Ph 5.5Ph 5.5以下）；以下）；l土壤中可溶性铝过量导致作物生长抑制（土壤中可溶性铝过量导致作物生长抑制（4-15mol/L4-15mol/L以以上）；上）；l栽培上通常利用石灰或碱性肥料改善。栽培上通常利用石灰或碱性肥料改善。六 耐铝性育种1 耐铝性的含义332 2 耐铝性的鉴定方法与指标耐铝性的鉴定方法与指标l根系长度：含铝土培或水培根系长度：含铝土培或水培1周，周，检测根系长度检测根系长度；l苏木精染色：铝溶液处理后染色比较，苏木精染色：铝溶液处理后染色比较，不染色为能够正常不染色为能够正常 生长的根系生长的根系；l耐铝指数：耐铝指数：铝溶液中的根重铝溶液中的根重/正常溶液的根重正常溶液的根重。育种方法：常规育种、穿梭育种、诱变育种等。育种方法：常规育种、穿梭育种、诱变育种等。声明：本章所有图片均源于网络。声明：本章所有图片均源于网络。2 耐铝性的鉴定方法与指标声明：本章所有图片均源于网络。34