植物抗病性的遗传和变异 (2)课件.ppt
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1、关于植物抗病性的遗传和变异(2)第1页,此课件共38页哦第一节第一节 一般讨论一般讨论生物的表现型生物的表现型 基基 因因 型型 环境条件环境条件植物抗病性表现植物抗病性表现 抗病性遗传抗病性遗传 环境条件环境条件 =寄主抗病性基因型寄主抗病性基因型病原物致病性基因型互作病原物致病性基因型互作 环境条件环境条件植物抗病性表现植物抗病性表现 (寄主抗病性基因型(寄主抗病性基因型 病原物致病性基因型病原物致病性基因型 环境条件)环境条件)A=f(X,Y)A=f(X,Y)第五章 植物抗病性的遗传和变异第2页,此课件共38页哦第一节第一节第一节第一节 一般讨论一般讨论一般讨论一般讨论一定基因型一定基因
2、型 一定表现型(寄主基因型的表现因病原物致病性基因型而异)一定表现型(寄主基因型的表现因病原物致病性基因型而异)垂直抗病性品种遇上相应的毒性小种垂直抗病性品种遇上相应的毒性小种 表现感病表现感病水平抗病性品种遇上侵袭力很强的菌系水平抗病性品种遇上侵袭力很强的菌系 发病更严重发病更严重广义的抗病性遗传研究:是研究寄主病原基因型互作关系的遗传学问题。狭义的抗病性遗传研究:只研究寄主单方的抗病性遗传。条件:一定的病原寄主组合和一定的环境条件。”抗病性遗传“研究必须放在“寄主病原物互作”系统才可能去认识和研究。第五章 植物抗病性的遗传和变异第3页,此课件共38页哦第一节第一节 一般讨论一般讨论抗病性遗
3、传系统的五个层次抗病性遗传系统的五个层次I I级互作:级互作:二倍体中等位基因的互作二倍体中等位基因的互作 R r(R r(显隐性、中间性、剂量效应显隐性、中间性、剂量效应)IIII级互作:不同位点的基因之间的互作级互作:不同位点的基因之间的互作 R R1 1 R R2 2(上位、互补、累加或修饰)(上位、互补、累加或修饰)IIIIII级互作:寄主病原物相对应的双方基因间的互作级互作:寄主病原物相对应的双方基因间的互作 R VR VIVIV级互作:寄主病原物间多对对应基因间的互作级互作:寄主病原物间多对对应基因间的互作 R R1 1R R1 1/V/V1 1V V2 2 R R2 2R R2
4、2/V/V2 2V V2 2V V级互作:级互作:寄主病原物双方群体间的互作寄主病原物双方群体间的互作 i i j j R Ri iR Ri i/V/Vi iV Vi iR Rj jR Rj j/V/Vj jV Vj j(ij)(ij)第五章 植物抗病性的遗传和变异第4页,此课件共38页哦第二节第二节第二节第二节 寄主抗病性的遗传寄主抗病性的遗传寄主抗病性的遗传寄主抗病性的遗传第五章 植物抗病性的遗传和变异1.何谓遗传变异?遗传heredity 通过细胞染色体由祖先向后代传递的品质;生物体的形态、构造、生理机能等等各种性状由上一代传给下一代。变异variation 指同种生物后代与前代、同代生
5、物不同个体之间在形体特征、生理特征等方面所表现出来的差别。第5页,此课件共38页哦第二节第二节 寄主抗病性的遗传寄主抗病性的遗传2.2.如何研究如何研究如何研究如何研究(用什么方法)抗病性的遗传变异问题?用什么方法)抗病性的遗传变异问题?用什么方法)抗病性的遗传变异问题?用什么方法)抗病性的遗传变异问题?遗传变异需通过杂交试验来研究验证遗传变异需通过杂交试验来研究验证遗传变异需通过杂交试验来研究验证遗传变异需通过杂交试验来研究验证第五章 植物抗病性的遗传和变异第6页,此课件共38页哦第二节第二节 寄主抗病性的遗传寄主抗病性的遗传第五章 植物抗病性的遗传和变异 经经典典的的抗抗病病性性遗遗传传分
6、分析析方方法法是是先先根根据据抗抗病病品品种种杂杂交交和和回回交交(被被测测验验的的个个体体与与隐隐性性纯纯合合的的亲亲本本杂杂交交)后后代代抗抗病病性性分分离离情情况况,确确定定抗抗源源的的抗抗病病基基因因数数目目,然然后后将将抗抗病病品品种种与与含含已已知知抗抗病病基基因因的的单单基基因因系系杂杂交交,确确定定该该品品种种具具有有哪哪些些已已知知抗抗病病基基因因。若若是是新新抗抗病病基基因因,则则用用回回交交法法将将它它转转移移到到统统一一的的感感病病品品种种中中去去,育育成成单单基基因因系系,最最后后确确定定该该基基因因的的染染色色体体位置并编号定名。位置并编号定名。第7页,此课件共38
7、页哦第二节第二节第二节第二节 寄主抗病性的遗传寄主抗病性的遗传寄主抗病性的遗传寄主抗病性的遗传 杂杂交交育育种种法法是是用用遗遗传传组组成成不不同同的的品品种种(系系)作作亲亲本本,通通过过有有性性杂杂交交,使使双双亲亲中中符符合合育育种种目目标标的的性性状状组组合合在在杂杂种种F F1 1中中,通通过过对对分分离离的的杂杂种种后后代代进进行行选选择择和和培培育育,使使分分散散于于不不同同亲亲本本中中的的基基因因在在杂杂交交后后代代中中重重新新组组合合,出出现现各各种种各各样样的的变变异异类类型型,产产生生具有比亲本更多的优良性状,实现有目的地创造变异,进而选育出育种目标要求的品种。具有比亲本
8、更多的优良性状,实现有目的地创造变异,进而选育出育种目标要求的品种。第五章 植物抗病性的遗传和变异1.杂交2.杂交组合的方式:单交、复交和回交单交、复交和回交 第8页,此课件共38页哦第二节第二节 寄主抗病性的遗传寄主抗病性的遗传 两个品种杂交后,其后代再和亲本之一进行重复杂交的杂交方式。回交可以进行一次,两个品种杂交后,其后代再和亲本之一进行重复杂交的杂交方式。回交可以进行一次,也可以进行多次,一直到达到预期目的为止。也可以进行多次,一直到达到预期目的为止。(甲(甲乙)乙)甲甲第五章 植物抗病性的遗传和变异1单交或成对杂交 用两个亲本进行杂交称为单交或成对杂交。如亲本为甲和乙。单交以(甲乙)
9、或(乙甲)表示。二种组合方式互称正反交。如果(甲乙)为正交时,则(乙 甲)为反交,反之亦然。2复交(复式杂交或多元杂交)是用两个以上的亲本进行两次以上的杂交方式。复交的方式因亲本数目和交配方式不同,可分为:三交:(甲乙)丙、双交:(甲乙)(丙丁)、四交:(甲乙)丙丁。一般综合性状好、适应性较强并有一定丰产性的亲本应放在最后一次杂交。3回交第9页,此课件共38页哦第二节第二节 寄主抗病性的遗传寄主抗病性的遗传经典遗传学的一般工作模式:经典遗传学的一般工作模式:供试抗病品种和感病品种杂交,查供试抗病品种和感病品种杂交,查F F1 1的抗病的抗病性表现,按性表现,按F F2 2感抗分离比推测抗病性基
10、因的感抗分离比推测抗病性基因的对数和互作,最后用对数和互作,最后用F F3 3系统验证系统验证F F2 2分离比。分离比。这种研究可以查知抗病性基因有几对和这种研究可以查知抗病性基因有几对和I I、IIII级级互作的情况。互作的情况。细胞遗传学进行基因定位,查知抗病性基细胞遗传学进行基因定位,查知抗病性基因位于哪一对染色体的哪一位置因位于哪一对染色体的哪一位置第五章 植物抗病性的遗传和变异R S F1 F2 F3第10页,此课件共38页哦第二节第二节 寄主抗病性的遗传寄主抗病性的遗传经典遗传学存在问题:经典遗传学存在问题:(1 1)偏偏重重于于质质量量性性状状遗遗传传的的抗抗病病性性而而忽忽略
11、略了了数数量量性性状状遗遗传传的的抗抗病病性性研研究究,如如何何回回答答在在全全部部抗抗病病性性中中主效基因抗病性和微效基因抗病性哪一类更为普遍这一问题?主效基因抗病性和微效基因抗病性哪一类更为普遍这一问题?(2 2)抗抗感感病病界界定定上上的的不不确确切切性性和和主主观观任任意意性性(同同一一实实验验材材料料在在不不同同环环境境条条件件和和不不同同感感抗抗界界分分标标准准下下可可得得出出不同结论)常给抗病性遗传方式的假设带来假象不同结论)常给抗病性遗传方式的假设带来假象解决第解决第2 2个问题的策略:个问题的策略:(1 1)只只有有通通过过对对F F3 3的的检检验验,且且亲亲本本、F F1
12、 1、F F2 2、F F3 3同同时时同同地地接接种种鉴鉴定定,以以消消除除年年度度间间气气候候、土土壤壤条条件差异的干扰;件差异的干扰;(2 2)通过细胞学的定位,以完全证实抗病性基因的存在)通过细胞学的定位,以完全证实抗病性基因的存在第五章 植物抗病性的遗传和变异第11页,此课件共38页哦第二节第二节 寄主抗病性的遗传寄主抗病性的遗传 植植物物抗抗病病性性遗遗传传比比较较复复杂杂,多多数数情情况况下下为为细细胞胞核核遗遗传传,少少数数为为细细胞胞质质遗遗传传,还还有有核核质质互互作作遗遗传传。在在细细胞胞核核遗遗传传中中,控控制制其其抗抗病病性性遗遗传传的的基基因因有有两两种种,即即主效
13、基因和微微效效基基因因。前者控制垂直抗性,属于质量性状遗传,后者控制水平抗性,属于数量性状遗传。第五章 植物抗病性的遗传和变异第12页,此课件共38页哦第二节第二节 寄主抗病性的遗传寄主抗病性的遗传一、主效基因抗病性一、主效基因抗病性一、主效基因抗病性一、主效基因抗病性 主效基因抗病性大多是垂直抗病性,抗病性程度一般均较高,多能达高抗主效基因抗病性大多是垂直抗病性,抗病性程度一般均较高,多能达高抗或免疫。其遗传简单,便于选育和稳定,为抗病育种所喜用。或免疫。其遗传简单,便于选育和稳定,为抗病育种所喜用。现有的抗病性遗传研究工作大多都是主效基因抗病性的研究,因为质量现有的抗病性遗传研究工作大多都
14、是主效基因抗病性的研究,因为质量性状的遗传比数量性状的遗传研究容易研究,因而现已查清的大多都是主效性状的遗传比数量性状的遗传研究容易研究,因而现已查清的大多都是主效基因抗病性。基因抗病性。90%90%是单基因或寡基因遗传,不到是单基因或寡基因遗传,不到10%10%是微效基因遗传。是微效基因遗传。第五章 植物抗病性的遗传和变异第13页,此课件共38页哦第14页,此课件共38页哦第二节第二节 寄主抗病性的遗传寄主抗病性的遗传主效基因抗病性(垂直抗病性)的遗传规律(特点):主效基因抗病性(垂直抗病性)的遗传规律(特点):1.1.显隐性显隐性 已已研研究究报报道道的的植植物物主主效效基基因因抗抗病病性
15、性大大多多数数均均为为单单基基因因显显性性遗遗传传抗抗性性,只只有有少少数数属属于于不不完完全全显显性性或或隐隐性性遗遗传传。例如:例如:(1 1)小小麦麦抗抗杆杆锈锈病病基基因因Sr1-Sr49Sr1-Sr49,抗抗条条锈锈病病基基因因Yr1-Yr15Yr1-Yr15,抗抗叶叶锈锈病病基基因因Lr1-Lr2Lr1-Lr2,抗抗白白粉粉病病基基因因Pm1-Pm9Pm1-Pm9;马马铃铃薯薯抗抗晚晚疫疫病病基基因因R1-R11R1-R11;亚亚麻麻抗抗锈锈病病基基因因L L、MM、N N、OO、P P;水水稻稻抗抗稻稻瘟瘟病病基基因因Pi-a,Pi-k,Pi-zPi-a,Pi-k,Pi-z等已报
16、道的植物主效基因抗病性,绝大多数是单基因显性遗传,少数是单基因隐性的。等已报道的植物主效基因抗病性,绝大多数是单基因显性遗传,少数是单基因隐性的。(2 2)少少数数情情况况下下,同同一一植植物物对对同同一一病病害害,抗抗性性基基因因也也可可能能因因品品种种小小种种组组合合不不同同而而呈呈显显性性或或呈呈隐隐性。如玉米抗锈病的性。如玉米抗锈病的Rp3Rp3基因对小种基因对小种901901表现显性,对小种表现显性,对小种933933则表现隐性。则表现隐性。第五章 植物抗病性的遗传和变异第15页,此课件共38页哦第二节第二节 寄主抗病性的遗传寄主抗病性的遗传主效基因抗病性(垂直抗病性)的遗传规律(特
17、点):主效基因抗病性(垂直抗病性)的遗传规律(特点):2.2.抗病基因的效能和表现有明显差异。抗病基因的效能和表现有明显差异。多多数数主主效效抗抗病病基基因因可可控控制制全全生生育育期期的的抗抗病病性性,但但有有的的抗抗病病基基因因只只能能控控制制生生育育期期中中某某个个时时期期的的抗抗性性。如如小小麦麦的的Sr1Sr1Sr4,Sr12Sr4,Sr12Sr13Sr13等等只只控控制制成成株株期期抗抗性性,Sr5Sr5Sr16Sr16这这1212个个基基因因则则控控制苗期抗性。制苗期抗性。第五章 植物抗病性的遗传和变异第16页,此课件共38页哦第二节第二节 寄主抗病性的遗传寄主抗病性的遗传主效基
18、因抗病性(垂直抗病性)的遗传规律(特点):主效基因抗病性(垂直抗病性)的遗传规律(特点):3.3.抗病基因有复等位现象。抗病基因有复等位现象。某些寄主对专化程度高的病菌的抗性基因常具有复等位现象。例如:亚麻抗锈病基因某些寄主对专化程度高的病菌的抗性基因常具有复等位现象。例如:亚麻抗锈病基因数分别为数分别为L L位点位点1313个,个,MM位点位点7 7个,个,N N位点位点3 3个,个,P P位点位点5 5个。由于每个等位基因抗不同的小种,个。由于每个等位基因抗不同的小种,因此,具有复等位性的基因抗不同的小种,常具有超显性作用,也就是说,如果一个杂合因此,具有复等位性的基因抗不同的小种,常具有
19、超显性作用,也就是说,如果一个杂合体具有两个不同的抗病等位基因,就能抗更多的小种,且抗性强而稳定,而纯合体因每个体具有两个不同的抗病等位基因,就能抗更多的小种,且抗性强而稳定,而纯合体因每个位点只含有一个抗病基因,故只能抗较少的生理小种。位点只含有一个抗病基因,故只能抗较少的生理小种。复等位基因:位于同一基因位点上的各个等位基因。复等位基因:位于同一基因位点上的各个等位基因。连锁:原来为同一亲本所具有的两个性状,在连锁:原来为同一亲本所具有的两个性状,在F F2 2中常常有连系在一起遗传的倾向,称连锁。中常常有连系在一起遗传的倾向,称连锁。等位基因:位于一对同源染色体的相对位点上。等位基因:位
20、于一对同源染色体的相对位点上。第五章 植物抗病性的遗传和变异第17页,此课件共38页哦第二节第二节 寄主抗病性的遗传寄主抗病性的遗传主效基因抗病性(垂直抗病性)的遗传规律(特点):主效基因抗病性(垂直抗病性)的遗传规律(特点):4.4.抗病基因有连锁现象。抗病基因有连锁现象。抗抗病病基基因因的的连连锁锁现现象象在在对对高高级级寄寄生生物物的的抗抗病病性性中中较较为为常常见见。当当同同一一染染色色体体上上两两个个位位点点的的抗抗病病基基因因相相距距很很近近,小小于于5050个个交交换换单单位位时时,常常会会发发生生连连锁锁现现象象。例例如如:亚亚麻麻抗抗锈锈病病基基因因N N和和P P位位点点位
21、于同一染色体上,相距只有位于同一染色体上,相距只有2626个交换单位,是紧密连锁的。个交换单位,是紧密连锁的。对对不不同同病病害害的的抗抗性性基基因因也也可可发发生生连连锁锁,这这有有利利于于选选育育兼兼抗抗多多抗抗品品种种。例例如如:燕燕麦麦品品种种“乌乌克克兰兰”抗抗秆秆锈锈和和抗抗冠冠锈锈病病的的基基因因连连锁锁,这这类类抗抗不不同同病病害害的的基基因因间间的的连连锁锁具具有有较较大大实实用用价值,有利于选育兼抗和多抗品种。目前,在苏联和美国已育成抗多种病害的棉花品种。价值,有利于选育兼抗和多抗品种。目前,在苏联和美国已育成抗多种病害的棉花品种。如如果果一一种种病病害害的的抗抗病病基基因
22、因和和另另一一种种病病害害的的感感病病基基因因连连锁锁,或或者者抗抗病病性性基基因因和和某某些些不不良良农农艺艺性性状状连连锁,则给抗病育种带来麻烦。锁,则给抗病育种带来麻烦。第五章 植物抗病性的遗传和变异第18页,此课件共38页哦第二节第二节 寄主抗病性的遗传寄主抗病性的遗传主效基因抗病性(垂直抗病性)的遗传规律(特点):主效基因抗病性(垂直抗病性)的遗传规律(特点):5.5.不同位点的抗病基因间的互作不同位点的抗病基因间的互作 各各抗抗性性基基因因间间多多为为独独立立发发挥挥作作用用,也也有有少少数数抗抗性性基基因因有有互互作作现现象象,表表现现为为上上位位、互互补补、累累加加、修饰、抑制
23、等。修饰、抑制等。上上位位:决决定定小小麦麦秆秆锈锈病病较较高高程程度度抗抗病病性性(0 0型型)的的基基因因和和较较低低程程度度抗抗病病性性(2(2型型)的的基基因因共共存存于于同同一一基因型时,表现为较高程度的抗病(基因型时,表现为较高程度的抗病(0 0型),这是前者的上位作用。型),这是前者的上位作用。互补:燕麦品种互补:燕麦品种BondBond抗冠锈是由两对基因互补决定的,只有抗冠锈是由两对基因互补决定的,只有AABBAABB能抗病。能抗病。抑抑制制:菜菜豆豆抗抗菜菜豆豆花花叶叶病病毒毒,抗抗病病为为隐隐性性,但但有有另另一一个个抑抑制制基基因因能能抑抑制制感感病病基基因因的的出出现现
24、,感感病病基基因因与与之共存时表现抗病。之共存时表现抗病。第五章 植物抗病性的遗传和变异第19页,此课件共38页哦第二节第二节 寄主抗病性的遗传寄主抗病性的遗传主效基因抗病性(垂直抗病性)的遗传规律(特点):主效基因抗病性(垂直抗病性)的遗传规律(特点):6 6品种遗传背景对抗病基因效能有明显影响。品种遗传背景对抗病基因效能有明显影响。例例如如:小小麦麦的的Lr2a,Lr2a,Lr2b Lr2b 和和Lr2cLr2c在在三三个个基基因因在在ThacherThacher品品种种中中抗抗性性最最强强,在在PreludePrelude品品种种中中较较弱弱,在在Red Red BobsBobs品品种种
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