种植高粱,为了抵抗危害严重的蚜虫,进行高粱抗蚜虫育种

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为害高粱的蚜虫主要有高粱蚜、麦二叉蚜、玉米螟管蚜等。不同地区为害高粱的蚜虫种类不同。在我国危害高粱最严重的蚜虫是高粱蚜,而在美国主要是麦二叉蚜。

1.蚜虫抗性与品种的关系

(1)品种的化学成份与抗性的关系,高粱的抗蚜特性是多种因子综合作用的结果。全苏列宁农业科学院苏西德卡(П.H.Сусидко)等人研究认为,抗蚜性强的高粱品种,叶中单糖含量较低。山西大学生物系薛玉柱的研究认为,高粱叶片中可溶性蛋白质是蚜虫氨素营养的主要来源,它对于蚜虫的生长、发育起着重要作用。

可溶性蛋白质含量愈低,抗蚜性愈强。游离氨基酸含量与抗蚜性相关不太明显。

(2)抗好品种资源1968年以后,美国在SA7536-1,KS30 IS809及P1264453中发现了抗麦二叉蚜的种质,得克萨斯州农业试验站通过回交转换,把生产上的红地(TX378)、白地(TX399)转换成为抗蚜不育系。内布拉斯加州农业试验站培育成功KS56,KS57,KS65,KS66等抗蚜不育系,并获得了如RP,R,RP2B等抗蚜群体。1980-1981年山西省农业科学院高粱研究所对514份材料进行高粱蚜抗性鉴定,其中:1级抗野品种只占0.4%有TAM428,Dd-bov,2级抗蚜占1.6%;有抗蚜2号、关东矮等;3级抗蚜占11.7%,4级和5级抗蚜占92.3%。因此用TAM428抗蚜2号可以作为我国抗高粱蚜新品种培育的抗源。将这两个抗源转入到现有优良栽培不育系和恢复系中,选育抗高粱蚜杂交种。辽宁省沈阳市农业科学研究所用TAM428抗源选出了抗高粱蚜的恢复系5-26,5-27等;山西省农业科学院高粱研究所和玉米研究所也通过TAM428选出了一批如混抗7、混抗8,5-26?4003,5-26x晋粱5号等抗高粱蚜材料。

2.高粱蚜虫的抗性遗传

高粱蚜虫的抗性遗传是显性或不完全显性的。罗耀武研究认为,用抗高粱野与不抗粱蚜的品系杂交,F1表现抗蚜(高抗),抗高粱蚜是显性或不完全显性。通过对F2的5个分离世代调查,抗高粱蚜与不抗高粱蚜的比例,大部分接近3:1,有的接近4:1。山西省农业科学院玉米研究所1982-1983年抗高RTAM428与TX3197B,TX622B等感蚜高粱杂交,F1表现抗蚜,在F2调查的4个组合中,有两个组合1级+2级+3级的抗性株比4级+5级株,比率接近3:1,有两个组合呈中间性;有一个组合没有分离出抗蚜植株。

3.抗蚜品种的选育

由于高粱蚜和麦二叉蚜的抗性遗传是显性或不完全显性的,所以通过杂交,获得这种抗性比较容易。但在分离群体中,如何鉴别这种抗性是成败的关键。

(1)抗性评级标准,1969年美国得克萨斯州农业试验站将麦二叉蚜抗性分为1-9级,1级相当于无损伤,9级相当于死亡植株。杂交后代一般从F3开始进行鉴定,抗蚜性正在分离的穗行或一行中抗蚜分离植株均照此评级。

全苏列宁农业科学院以目测高粱受害叶片的退绿斑点的数量为分级依据。共分五级:1级为沿主脉有个别褪绿班点,2级为主脉有少量褪绿斑点,3级为沿主脉褪绿斑点面积的平均数量,占叶面积的一半,4级为大量褪绿斑点,占叶面积的2/3,5级为整个叶片布满大量褪绿斑点。1级可定为实际抗蚜材料,2级和3级可定为相对抗蚜材料,4级和5级者为不抗蚜材料。

人工接蚜的方法,是在大田里用人工把蚜虫接在高粱的叶片上。鉴定抗蚜性的方法是美国卡特(Cate)创造的:先用最抗蚜的品种养殖蚜虫,用洁净的细眼尼龙罩上,以防不成熟的蚜虫和寄生蜂的侵染,每个品种种5株,在旗叶下的三片叶子上接蚜,每个叶片附两个笼子,笼子是夹子形状,2.5cm见方的塑料合子,在合子的一面用约2cm细眼尼龙网沙制成,使笼内空气流通。用小毛刷把培养的成虫转移到笼子里,每个笼子5头蚜虫。每天进行检查一次。

(2)选育方法,培育抗蚜品种多采用系谱法和群体育种的方法。系谱法就是用最高抗性水平的品系,与农艺性状优良的品系杂交,从后代中选择抗品系再与优良品种多次回交,选出农艺性理想的抗品种。如目多用TAM428,5-26等为高粱蚜的抗源,抗麦二叉野多以KS30、BTX2749,BTX2751等为抗源,抗蚜管蚜以泽拉泽拉(Zera Zera)型和一些黄色胚乳类型品种为抗源。F2群体不要太少,一般最少在400株以上,在蚜虫大发生的情况下也可进行选育。

初步的研究得出,在抗蚜品种与感蚜品种的杂交后代中,选育优良植袜,通过子粒进行化验分析,可溶性蛋白与可溶性糖比率在10%以上者为抗高粱蚜品种。为了在3行获得理想的抗蚜选育效果,可分期播种,或多选育麦二叉蚜,根据植株蜡质多少,进行选育。用TAM428抗蚜品种为母本杂交,选育抗高粱蚜品系,结果表明,F2杂交组合间抗性相差较大,所以应多配组合。为了提高选育效果,将F2种子先种一半,另一半保存,第二年将抗蚜分离较高的组合点播扩大种植。而另一方面在同一组合中,F2中也有些植株虽然感蚜,但耐蚜性强,仍能维持正常的光合作用功能,成熟时茎叶仍鲜绿,这种抗性材料也应该入选。

群体育种,适宜的细胞核雄性不育系和抗蚜品种、品系是建立抗蚜优良群体的关键。由于抗高粱蚜的品种、品系目前仍不多,所以首先应通过人工有性复合杂交,采用混合花粉的方法,创造遗传基础丰富多彩的基础材料,而通过ms进行群体育种。或是首先将高度抗高蚜的材料TAM4285-26等和ms3,杂交,转换成核不育系,再与其它农艺性状优良的品种分别杂交,在F1中,用人工去雄的办法,以F1为父本授粉后,按等量种子混合,直接进行轮回选择。

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