遗传多样性与作物病害持续控制PDF电子书下载

1　绪论 1

1.1　生物多样性与农业生物多样性 1

1.1.1　生物多样性概念的提出 1

1.1.2　生物多样性的定义 2

1.1.3　生物多样性的组成 2

1.1.4　生物多样性公约 3

1.1.5　农业生物多样性 4

1.2　农业的可持续发展与农作物病害的持续控制 6

1.2.1　农业可持续发展所面临的挑战 6

1.2.2　农作物病害的持续控制 7

1.3　遗传多样性与植物病害的持续控制 8

1.3.1　品种单一化大面积种植带来的病害问题 8

1.3.2　利用遗传多样性持续控制水稻病害 9

2　遗传多样性研究的相关分子生物学技术 18

2.1　DNA限制性片段长度多态性（RFLP）技术 18

2.1.1　全基因组DNA提取所需试剂与仪器 19

2.1.2　DNA提取及浓度检测方法 20

2.1.3 Southern杂交 21

2.2　随机扩增多态性DNA（RAPD）技术 25

2.2.1　全基因组DNA提取及浓度检测 26

2.2.2 RAPD扩增 26

2.2.3　扩增产物分析 27

2.3　微卫星（SSR）技术 27

2.3.1 SSR引物来源 29

2.3.2 SSR实验操作步骤 29

2.3.3　位点多态性与遗传多样性分析 31

2.4　单链构象多态性（SSCP）技术 31

2.4.1 SSCP实验操作步骤 32

2.4.2 SSCP注意事项 33

2.5　扩增片段长度多态性（AFLP）技术 35

2.5.1 AFLP的发展及其基本原理 35

2.5.2 AFLP的应用前景 35

2.5.3 AFLP技术流程（以水稻为例） 36

2.6 CAPS标记技术 38

2.6.1　实验材料收集 39

2.6.2　全基因组DNA提取 39

2.6.3　引物的选择 39

2.6.4　以内部转录间隔区的引物ITS1和ITS4进行PCR扩增 42

2.7 RGA-PCR技术 42

2.7.1　基因组DNA的提取 43

2.7.2　RGA-PCR扩增 43

2.7.3　变性聚丙烯酰胺凝胶电泳及银染检测 44

2.7.4　结果分析 44

2.8 mRNA差异显示技术（DDRT-PCR） 44

2.8.1 DDRT-PCR的基本原理 45

2.8.2 DDRT-PCR引物的设计及实验条件的优化 46

2.8.3　操作方法 47

2.9　候选抗病基因技术 49

2.9.1　候选抗病基因分析的原理 49

2.9.2　仪器、材料与试剂 50

2.9.3　候选抗病基因分析方法 51

2.10　生物芯片技术 53

2.10.1　概述 53

2.10.2　微点阵芯片的制作方法 54

2.10.3　杂交反应 57

2.10.4　检测和分析 60

2.10.5　生物芯片的制备与实验流程 61

2.11 Rep-PCR技术 66

2.11.1　试剂及仪器 67

2.11.2　全基因组DNA提取及浓度检测方法 67

2.11.3 Rep-PCR扩增 67

2.11.4　扩增产物分析 68

2.12　营养亲和群（VCG）技术 68

2.12.1　营养亲和性的遗传基础 69

2.12.2　营养亲和性的研究技术 71

2.12.3　营养亲和性的应用 73

2.12.4　营养亲和性分析方法 73

2.13　核糖体DNA基础的PCR技术 74

2.13.1　概述——16S rDNA序列分析 75

2.13.2 rDNA-PCR 76

2.13.3 ITS-PCR 76

2.13.4 扩增核糖体DNA限制性分析（ARDRA） 76

2.13.5　技术路线 76

2.14　无毒基因标记技术 79

2.14.1　试剂及仪器 80

2.14.2 DNA提取及浓度检测 80

2.14.3 RAPD标记向SCAR标记的转化 81

2.14.4 SCAR引物对稻瘟病菌基因组DNA扩增 82

3　病原微生物致病性研究方法 87

3.1　稻瘟病菌生理小种鉴定方法 87

3.1.1　菌株的分离、培养 88

3.1.2　鉴别品种的演变及组成 88

3.1.3　播种与育苗 89

3.1.4　苗期温室接种方法 89

3.1.5　反应型的分级标准 89

3.1.6　生理小种命名原则 90

3.2　小麦条锈菌生理小种鉴定方法 90

3.2.1　小麦条锈菌的分离与纯化 90

3.2.2　鉴别品种的组成 90

3.2.3　苗期接种方法 91

3.2.4　反应型的分级标准 91

3.2.5　生理小种的命名原则 91

3.3　马铃薯晚疫病菌生理小种鉴定方法 91

3.3.1　鉴别品种的组成 92

3.3.2　苗期温室接种方法 92

3.3.3　接种反应型的观察记录 92

3.3.4　晚疫病菌生理小种的划分及命名方法 93

3.4　玉米大斑病菌生理小种鉴定方法 93

3.4.1　鉴别品种的组成 93

3.4.2　玉米大斑病菌孢子悬浮液的制备 93

3.4.3　苗期温室接种方法 94

3.4.4　反应型的分级标准 94

3.4.5　生理小种的划分及命名方法 94

3.5　根结线虫生理小种鉴定方法 95

3.5.1　北卡罗来纳鉴别寄主试验操作程序 96

3.5.2　北卡罗来纳鉴别寄主试验的特点及其局限性 97

3.6　水稻白叶枯病菌生理小种鉴定方法 98

3.6.1　鉴别品种的组成 98

3.6.2　接种方法 100

3.6.3　调查记载与抗、感反应型的分级标准 101

3.6.4　生理小种的划分及命名方法 102

4　遗传多样性控制作物病害的田间试验研究方法 104

4.1　常用的田间试验方法 104

4.1.1　分期播种法 104

4.1.2　多点试验法 104

4.1.3　同田对比试验法 105

4.2　田间试验误差 105

4.2.1　田间试验误差产生的原因 106

4.2.2　田间试验误差的控制 106

4.3　田间试验的常用设计 108

4.3.1　顺序排列试验设计 109

4.3.2　随机区组试验设计 111

4.3.3　拉丁方设计 112

4.3.4　裂区设计 114

4.3.5　正交设计 114

4.4　植物病原物的田间接种方法 117

4.4.1　土壤传播病害的田间接种 117

4.4.2　气流和雨水传播病害的田间接种 117

4.4.3　种子传播病害的田间接种 118

4.5 田间试验的观察和记载 118

4.5.1　作物生育状况的观察和记载 118

4.5.2　田间病害调查 120

4.6　田间试验资料的统计分析 121

4.6.1　简单试验的统计分析 121

4.6.2　对比与互比试验的统计分析 122

4.6.3　随机区组试验的统计分析 122

4.6.4　拉丁方试验的统计分析 126

4.6.5　二裂式裂区试验的统计分析 127

4.6.6　正交试验的统计分析 129

4.7　水稻遗传多样性控制稻瘟病田间试验设计方案举例 129

4.7.1　不同种植模式水平对稻瘟病的控制效果设计举例 129

4.7.2　不同品种搭配组合对稻瘟病的控制效果设计举例 130

4.7.3　不同品种组合不同种植模式对稻瘟病的控制效果设计举例 130

4.8　SAS统计软件在遗传多样性控制病害中的应用 130

4.8.1　统计假设检验 131

4.8.2　单因素试验结果的方差分析 133

4.8.3　多因素试验结果的方差分析 141

4.8.4　正交设计试验资料的方差分析 167

4.8.5　线性相关与回归分析的SAS程序 173

4.8.6　多元回归分析的SAS程序 177

4.8.7　通径分析 178

5　作物抗病基因多样性 187

5.1　作物抗病基因研究概况 187

5.1.1　植物的抗病性 187

5.1.2　植物抗病基因的克隆 188

5.1.3　抗性基因的结构、功能特点 189

5.2　水稻抗稻瘟病基因的多样性 193

5.2.1　水稻稻瘟病抗性遗传 193

5.2.2　水稻抗稻瘟病基因的定位 194

5.2.3　水稻抗稻瘟病基因的克隆 196

5.2.4　稻瘟病抗病相关基因研究 196

5.3　植物非寄主抗性研究 197

5.3.1　非寄主抗性与过敏性反应 197

5.3.2　非寄主抗性与防卫反应 198

5.3.3　非寄主抗性的分子机制 199

5.3.4　非寄主抗性有关基因研究 200

5.4　麦类作物抗病基因多样性 201

5.4.1　麦类作物抗白粉病基因 201

5.4.2　小麦抗锈病基因 204

5.4.3　小麦抗禾谷胞囊线虫基因 208

5.5　茄科作物抗病基因多样性 209

5.5.1　番茄抗叶霉病基因 210

5.5.2　番茄抗枯萎病基因 212

5.5.3　番茄抗根结线虫基因 212

5.5.4　番茄抗球胞囊线虫基因 213

5.5.5　番茄抗青枯病基因 214

5.5.6　番茄抗斑萎病基因 215

5.5.7　马铃薯抗晚疫病基因 215

5.5.8　马铃薯抗病毒基因 217

5.5.9　马铃薯抗胞囊线虫基因 217

6　植物病原物的致病相关基因 225

6.1　植物病原菌基因组研究概述 225

6.2　植物病原细菌的比较基因组学研究 233

6.3　植物病原物基因组中致病相关基因的分布及特点 238

6.3.1　罗尔斯通氏菌（Ralstonia solanacearum）的基因组序列分析 238

6.3.2　依赖于Ⅲ型分泌系统的效应蛋白 240

6.3.3 R.solanacearum基因组中毒性基因的进化 241

6.3.4 R.solanacearum与其他细菌基因组的比较 242

6.3.5 稻瘟病菌基因组结构特征的初步分析 245

6.3.6　稻瘟病菌基因组中SSR的组成和分布 246

6.4　植物病原物效应蛋白的多样性 255

6.4.1　植物病毒的效应蛋白 255

6.4.2　植物病原细菌的效应蛋白 257

6.4.3　植物病原真菌的效应蛋白 262

6.5　植物病原菌效应蛋白与寄主抗病基因之间的互作 268

6.5.1　丁香假单胞杆菌Ⅲ型效应蛋白与拟南芥中相应分子的互作 269

6.5.2　亚麻锈菌无毒基因AvrL567在吸器中表达产物及其与抗病基因的互作 279

6.6　稻瘟病菌分泌蛋白质的研究 282

6.6.1　稻瘟病菌基因组中分泌蛋白的计算机分析 283

6.6.2　稻瘟病菌基因组中分泌蛋白中酶类功能的分析 283

6.6.3　氮饥饿培养获得的稻瘟病菌分泌蛋白的致病性研究 286

6.6.4　稻瘟病菌分泌型小蛋白的多态性分析 287

6.6.5　稻瘟病菌表达序列标签（EST）中分泌型EST的计算机分析 293

7　病原微生物群体结构的遗传多样性研究 299

7.1　植物病原真菌遗传多样性研究 299

7.1.1　稻瘟病菌遗传多样性研究 299

7.1.2　棉花黄萎病菌遗传多样性研究 302

7.1.3　马铃薯和番茄晚疫病菌遗传多样性研究 321

7.1.4　烟草黑胫病菌遗传多样性的研究 325

7.2　植物病原细菌的遗传多样性研究 336

7.2.1　水稻白叶枯病菌遗传多样性研究 336

7.2.2　水稻细菌性条斑病菌遗传多样性研究 338

7.2.3　云南烟草野火病菌遗传多样性研究 339

7.3　植物病原线虫遗传多样性研究 339

7.3.1　根结线虫的遗传多样性 341

7.3.2　胞囊线虫遗传多样性 344

7.3.3　伞滑刃属线虫遗传多样性 345

7.3.4　其他植物线虫的DNA多态性分析 346

7.3.5　结束语和展望 347

8　遗传多样性控制病害的遗传学基础 352

8.1　基因对基因学说 352

8.2　寄主与病原物协同进化的遗传学基础 352

8.2.1　病原菌无毒蛋白与寄主植物R蛋白 354

8.2.2　植物R蛋白与病原菌无毒蛋白相互作用的分子模型 356

8.2.3　抗病信号转导 356

8.3　混栽田间诱导抗性与抗病相关的信号转导的作用机制 358

8.4　水稻遗传多样性混栽田间稻瘟病菌的群体遗传结构研究 359

8.4.1　1999年稻瘟病菌群体遗传结构分析 360

8.4.2　2000年稻瘟病菌群体遗传结构分析 360

8.4.3　水稻遗传多样性田间生理小种组成 360

8.4.4　水稻遗传多样性田间稻瘟病菌群体组成 360

9　遗传多样性控制病害的生态学基础研究 364

9.1　作物病害流行与农田生态环境的关系 364

9.2　水稻遗传多样性混合间栽对田间湿度的影响 365

9.2.1 田间微环境中相对湿度的变化 365

9.2.2　植株持露表面积的变化 366

9.2.3　植株不同冠层部位及叶面的相对湿度 367

9.3　水稻遗传多样性混合间栽对田间光照的影响 368

9.3.1　植株冠层光照强度变化 368

9.3.2　植株冠层不同部位的光合有效辐射变化 369

9.4　水稻遗传多样性混合间栽对叶面温度的影响 371

9.5　水稻遗传多样性混合间栽对田间通风状况的影响 372

9.6　水稻遗传多样性混合间栽对病原菌孢子传播的影响 373

9.7　水稻遗传多样性混合间栽对植株硅含量的影响 375

9.7.1　水稻体内硅的存在形式及分布 375

9.7.2　硅在水稻中的生理作用 375

9.7.3　水稻遗传多样性混合间栽植株硅含量变化 376

9.7.4　多样性混合间栽与稻株硅化细胞形态变化 382

9.7.5　多样性混合间栽对稻瘟病及植株倒伏的控制 382

10　遗传多样性优化品种搭配的应用研究 385

10.1　品种搭配的遗传学基础 385

10.1.1　品种间遗传背景的差异 385

10.1.2　品种间的RGA分析差异 387

10.1.3　品种间的候选抗病基因分析差异 391

10.2　品种搭配对农艺性状的要求 394

10.2.1　对株高、株型的要求 395

10.2.2　对生育期的要求 395

10.2.3　对产量构成要素的要求 395

10.3　品种的时空搭配模式 396

10.3.1　品种的选择 396

10.3.2　品种混栽的空间布局 397

10.3.3　品种混栽的时间布局 398

10.4　水稻遗传多样性种植的品种优化搭配的田间试验结果 399

10.4.1　混合间栽品种组合 399

10.4.2　试验小区设置 399

10.4.3　混合间栽方式及管理 400

10.4.4　调查记载标准 400

10.4.5　建水和石屏两县的8种处理田间试验结果 400

10.4.6　石屏县15个不同处理的试验结果 402

10.5　小麦遗传多样性种植的品种优化搭配的田间试验结果 406

10.5.1　遗传多样性与小麦病害防治 407

10.5.2　遗传多样性与小麦产量的稳定性 409

10.5.3　遗传多样性与病原物的群体动态 410

11　遗传多样性优化群体种植模式的应用研究 415

11.1　时间上利用遗传多样性——品种轮换 415

11.2　空间上利用遗传多样性——品种的合理布局 416

11.3　时间与空间上利用遗传多样性——多品种混合间栽 416

11.4　优化群体种植模式的技术参数研究 417

11.4.1　试验处理与小区设置 418

11.4.2　种植规格 418

11.4.3　种群结构 418

11.4.4　试验小区产量及土地当量比 419

11.4.5　试验小区经济效益估计 419

11.5　水稻多品种混合间栽技术参数研究的田间试验结果 419

11.5.1　不同种群结构对稻瘟病的控制效果 419

11.5.2　不同种群结构下的水稻产量 425

11.5.3　不同种群结构下的土地当量比 426

11.5.4　不同种群结构下的经济效益 427

12　遗传多样性持续控制作物病害技术的示范推广 429

12.1　水稻遗传多样性控制稻瘟病技术示范、推广的技术规程 429

12.1.1　品种选择原则 429

12.1.2　品种组合 430

12.1.3　调整播种时间，适时育秧 430

12.1.4　栽培方法和田间管理 431

12.1.5　田间观察记载 431

12.1.6　统计分析方法 431

12.2　水稻遗传多样性控制稻瘟病技术示范、推广的组织和保障措施 432

12.2.1　提高认识，加强领导 432

12.2.2　加强宣传培训 433

12.2.3　狠抓示范，推动面上发展 434

12.2.4　组织企业订单收购，促进农民增产增收 436

12.3　水稻遗传多样性控制稻瘟病技术示范、推广的地区和面积 436

12.3.1　云南省推广的地区和面积 436

12.3.2　四川省推广的地区和面积 437

12.4　示范推广对稻瘟病的控制效果 438

12.4.1　云南省水稻遗传多样性混栽技术大面积推广控制稻瘟病的效果 438

12.4.2 四川省水稻品种多样性混栽技术大面积推广控制稻瘟病效果 440

12.5　示范推广的增产、增收效果 442

12.5.1　云南省大面积推广的增产、增收效果 442

12.5.2　四川省大面积推广的增产、增收效果 444