抗虫育种

2024-07-19 100浏览

以选育能抗一至数种害虫为主要目标的作物育种工作。它是病虫害综合治理的基础工作之一,需要由作物育种学家、昆虫学家及其它有关学科的专家协作完成。育种家的任务是运用作物的抗虫遗传特性,选育高产、优质、抗虫的新品种。昆虫学家的任务是根据害虫为害特点确定正确的鉴定方法,包括养虫、接虫、抗性等级划分等。抗源的引进和筛选可由双方合作进行,而有关抗虫性机理的研究则有时需要生物化学家的合作。

1792年J.N.黑文斯(Havens)报道了小麦品种Underhill抗瘿蚊的情况;1872年法国利用美洲葡萄作砧木,解决了根蚜对欧洲葡萄为害的问题。大田作物的抗虫育种一直局限于少数作物害虫。二次世界大战后,由于杀虫剂的广泛应用,一度对抗虫育种工作有所放松。60年代后期,人们逐渐认识到杀虫剂的局限性(导致害虫的抗药性和环境污染)之后,才转而致力于抗虫育种工作,使其成为病虫害综合治理的基础环节之一,并取得较大进展。美国在防治小麦、玉米、高粱、棉花、大豆、苜蓿等作物的主要害虫上,几乎都选育出成套的抗虫品种。苏联用化学诱变的方法,获得抗玉米螟能力大幅度提高的玉米自交系和它们的单交种ВИР40×ВИР27。印度旁遮普大学用辐射诱变法育成一种米象不喜危害的水稻品种,从而减少了贮藏损耗。国际水稻研究所育成的从IR8到IR54的一系列品种(除IR22外)中,对8种主要害虫至少能抗1种,其中IR28、29、30、34等对褐稻虱的三种生物型均属高抗,对抑制该虫危害具有很高利用价值。

中国早在30年代即曾用中棉与陆地棉杂交育成了抗棉卷叶虫的鸡脚穗字棉。50年代又利用西农6028和南大2419等较抗吸浆虫的品种,减轻了关中地区小麦吸浆虫的为害。80年代利用种间杂交新技术。获得10个野生棉和陆地棉杂交种,其中包括澳大利亚比克氏棉的杂交后代。比克氏棉茎叶含有棉酚,能抗害虫,但种子无棉酚,可榨油:用它与科遗181杂交,后代兼具双亲优点。

作物品种的抗虫性机理因作物和害虫的种类而不同。有些抗虫性是由某些形态结构特征决定的,如茎叶有毛不利于某些害虫产卵和摄食,组织坚韧或茎秆实心不利于咀嚼式口器害虫如玉米螟、麦锯蜂等为害。有些抗虫性的机制在于寄主体内含有某些不利于害虫生存的物质,玉米中丁布含量与对玉米一化螟的抗性有关,花蕾中棉酚含量高的棉花品种,对棉铃虫幼虫可增加死亡率。

作物抗虫性有寡基因抗性和多基因抗性之别。前者是由一个或少数主效基因决定的,后者由多个微效基因决定的。一般地说,寡基因抗性抗虫程度较强,但大面积推广以后抗性常会逐渐下降以至丧失。主要是害虫在强大的选择压力下逐渐形成新的能克服这种抗性的生物型所致。多基因抗性抗虫能力较弱,但较持久,常表现为数量遗传方式,基因不容易确定。好的育种材料应该既有主效基因,又有微效基因,以便兼有二者之长。事实上这两种基因可以共存于同一材料之中。

进行抗虫育种工作的**步是寻找抗虫亲本。一般抗源多存在于虫害经常发生的地区,因此可在本地材料中筛选抗源,也可从世界各地所保存的种质资源中筛选,还可到野生亲缘植物中去寻找。掌握了抗源之后,可以通过杂交或远缘杂交,将抗虫特性转到综合性状良好的农艺亲本上去。美国利用小麦与黑麦杂交育成抗麦二叉蚜C型品种Amigo,其抗性基因位于1A染色体上。

抗虫育种*常用的方法是杂交育种,辅之以辐射引变。对于寡基因抗性,可采用回交育种法,将抗虫性转入综合性状优良的轮回亲本中去,美国曾运用多次回交的方法育成了抗欧洲玉米螟等多种害虫的玉米推广品种。当需要将数种抗虫性综合到一起,创造多抗性品种时,可采用逐步回交、聚合回交或复合杂交的方法。对于多基因抗性则可采用轮回选择方法。

在杂交后代选择时,由于需要兼顾抗虫性、农艺性状和其它育种目标所要求的性状,特别是要求兼抗数种虫害,要适当加大后代群体数量,以利于提高选择效果。还要注意进行人工接种,以保证选择的有效性。对于抗性程度的考虑,既要重视高抗材料的选择,也不应忽视中度抗性材料,因为在综合治理中,中度抗虫材料配合施用杀虫剂,可能是行之有效的办法。

80年代以来各国昆虫学家为了加快抗源的发掘,使用了在昆虫的人工饲料中加入抗虫植物提取液的办法,获得成功。美国将从墨西哥采到的棉花原始株系的提取液用于测试对红铃虫的作用、用薄膜饲液法测植物成分对多种蚜虫的抗性。中国也掌握了利用人工饲料寻找抗源的方法,开始在玉米抗虫育种上应用。