如何使用基因工程的手段进行水稻抗病(稻瘟病)品种的遗传改良?请列出使用策略以及技术流程。
第一步先获取抗稻瘟病基因,第二步构建基因表达载体,第三步将目的基因导入受体细胞,第四步,目的基因的检测与鉴定。如何利用基因组编辑育种改良水稻品质
水稻是世界上最重要的粮食作物之一,全球约二分之一的人口以稻米为主食,传统的遗传育种方法在提高水稻产量、抗性和品质方面已作出了重要贡献,但由于稻属种质资源的限制及常规育种方法的局限性,给水稻进一步的遗传改良带来一定困难。随着分子生物学研究的深入,基因的分离、克隆和重组技术以及转基因技术的日趋成熟,遗传转化已成为水稻遗传改良的一种有效手段。抗虫、抗病和抗除草剂转基因水稻的培育可为水稻的高产与稳产提供重要保证,也可减少化学农药的使用,改善环境质量。通过调控淀粉合成相关基因的表达,可以改良稻米的淀粉品质,以提高其食味品质或加工品质。 本研究重点利用转基因技术进行水稻改良的研究,主要研究内容包括两大方面选育和利用抗病品种需要注意哪些问题?
选育和利用抗病品种是防治植物病害最经济、最有效的途径。
人类利用抗病品种控制了大范围流行的毁灭性病害。我国小麦的主要病害秆锈病、条锈病、腥黑穗病和秆黑粉病,玉米的主要病害大斑病、小斑病和丝黑穗病以及马铃薯晚疫病等,都是主要依靠大面积应用抗病品种而得到全面控制的。稻瘟病、稻白叶枯病、小麦白粉病、赤霉病以及多种经济作物的重要病害也通过品种防治有效地遏制了流行。对许多难以运用农业措施和农药防治的病害,特别是土壤病害、病毒病害以及林木病害,选育和利用抗病品种几乎是唯一可行的防治途径。
抗病育种可以与常规育种结合进行,一般不需要额外的投入。抗病品种的防病效能很高,一旦推广使用了抗病品种,就可以代替或减少杀菌剂的使用,大量节省田间防治费用。因此,使用抗病品种不仅有较高的经济效益,而且可以避免或减轻因使用农药而造成的残毒和环境污染问题。
20世纪80年代我国推出抗病蔬菜新品种,为当时我国蔬菜的周年供应,为全国菜篮子工程做出了很大贡献。另据王述彬报道,抗芜菁花叶病毒兼抗其他一些病毒的大白菜品种现已成为我国白菜生产上的主栽品种,累计推广面积达300万hm2,番茄、辣椒、黄瓜、甘蓝等新抗病品种也得到全国大面积推广。相反一些植物病害因无理想的抗病品种,直接导致病害暴发流行,损失惨重。如棉黄萎病,1993年大流行,发病面积达133万hm2,损失1500万kg,造成这次病害大流行的一个主要原因就是无理想的抗病品种。抗病品种可通过传统杂交、田间株选、基因工程等技术得到,可与常规育种互相结合进行。但是,在推广抗病品种时仍有一些值得我们注意的问题,如抗性丧失、抗病程度的界定、次要病害变主要病害、抗病品种与生态环境等问题。因此,在选用抗病品种时要切合实际,综合考虑经济生态等因素,以利植物病害防治的可持续发展。
抗病育种工作中存在的问题:抗病品种在推广使用过程中因机械混杂、天然杂交、突变以及遗传分离诸多原因会出现感病植株,多年积累后可能导致品种退化。当前所应用的抗病品种多数仅具有小种专化抗病性,推广应用后,就可能使病原菌群体中能够侵染该抗病品种的毒性菌株得以保存和发展起来,成为稀有小种。抗病品种推广的面积越大,这些稀有小种积累的速度也越快,逐渐在病原菌群体中占据数量优势,成为优势小种,此时抗病品种就逐渐丧失抗病性,成为感病品种。这种抗病性丧失现象,是抗病品种应用中最重要的问题。
如图表示水稻育种的一些途径.请回答下列问题:(1)以矮秆易感稻瘟病(ddrr)和高秆抗稻瘟病(DDRR)水
(1)以矮秆易感稻瘟病(ddrr)和高秆抗稻瘟病(DDRR)水稻为亲本进行杂交,得F1.F1自交产生F2,F2中能稳定遗传的有1 |
16 |
1 |
16 |
1 |
16 |
1 |
16 |
1 |
4 |
1 |
4 |
3 |
4 |
1 |
16 |
2 |
16 |
(2)若要在较短时间内获得上述新品种水稻,可选图中⑦⑧单倍体育种,其中⑦途径的常用方法是秋水仙素处理萌发的幼苗(因为单倍体高度不育,一般不结籽).
(3)科学工作者欲培育能产生人体蛋白的水稻新品种,应该选择图中③④基因工程育种,该技术手段主要包括四个步骤,即提取目的基因、目的基因与运载体结合、将目的基因导入受体细胞、目的基因的检测与表达等.
(4)图中①诱变育种所表示的育种途径具有典型的不定向性.
故答案为:
(1)
3 |
4 |
(2)⑦⑧秋水仙素处理萌发的幼苗
(3)③④提取目的基因 目的基因与运载体结合 将目的基因导入受体细胞 目的基因的检测与表达
(4)①
水稻,稻瘟病的病害循环及防治要点
在市场经济条件下,水稻的市场交易为广大的农民带来了良好的经济收入。但是,在水稻的生长过程中会出现各种病害,稻瘟病是水稻重要病害之一,一般导致水稻减产10%——30%,严重时可导致绝收。那么,水稻稻瘟病是什么呢?水稻稻瘟病如何防治呢?水稻稻瘟病防治方法有哪些呢?下面一起来了解一下吧。
一、水稻稻瘟病的传播途径
稻瘟病的病菌主要靠空气气流传播,在当年发病的稻草上越冬,次年7月上旬,温度适宜时,病稻草上的病菌借气流传播到水稻叶片上引起发病。在病斑上发生大量的灰绿色霉层就是病菌,靠风、雨再传染到其他叶片、节、穗颈上,造成持续发病。水稻不同品种间抗病性差异较大,种植感病品种、插秧密度过大、施用氮肥过多过晚,都会导致发病加重。若7月阴雨连绵,雨日多,形成低温、高湿,光照少的田间小气候有利于稻瘟病的发生。
二、水稻稻瘟病的发病条件
气候条件不仅影响水稻植株的抗病能力,并直接影响病菌的繁殖,传播和侵染。
温度:适于稻瘟病菌繁殖和侵入的温度为25-28℃,水稻连续遭受数天低温再转为正常温度时,3-6天后稻株抗病性显著降低,尤其夜间有15℃以下的低温影响更明显,因而晚稻抽穗期遇寒露风或骤然降温,常加重穗颈瘟的危害。
湿度:平均相对湿度90%以上时有利于病害发生,雾多雾重或时晴时雨,雨日多,阴雨连绵等湿度大的天气,病菌生长繁殖快,孢子形成多,侵入率增高。光照:光照不足有利于病菌孢子形成,萌发和侵入,并使稻株同化作用缓慢,呼吸量减少,淀粉与氨态氮比例低,硅质化细胞少,组织柔嫩,抗病率降低,易发生病害。
品种和生育期在导致稻瘟病发生流行因素中,水稻本身的抗病性是主要的。同一品种在不同生育期,发病程度不同,幼苗3-5叶期、分蘖盛期和孕穗期至抽穗始期易感病,同一器官(如叶、茎节、穗等)在幼嫩时期较老熟时期易感病,所以在水稻分蘖盛期,新叶增长速度时易感染叶瘟。
三、水稻稻瘟病的发生症状
稻瘟病可在水稻整个生育期造成危害,具体可分为苗瘟、叶瘟、节瘟、穗颈瘟和谷粒瘟等不同类型,其中以叶瘟、节瘟、穗颈瘟危害为严重。
苗瘟:由种子带菌造成,常发生于3叶前。受害后,苗基部变灰黑,上部变褐,若田间湿度较大,则可产生灰黑色霉层(病原菌分生孢子梗和分生孢子)。
叶瘟:根据病斑可分为4种类型,即慢性型、急性型、褐点型、白点型。慢性型病斑边缘褐色带有淡黄色晕圈,中央灰白色,由暗绿色小斑扩大为梭形斑,叶背有灰色霉层,病斑较多时连片形成不规则大斑,发展较慢;急性型病斑呈近圆形或椭圆形,叶片正反面均有褐色霉层;褐点型病斑一般在高抗品种或老叶上产生针尖大小的褐点,叶舌、叶耳、叶枕等部位也可发病;白点型病斑在嫩叶上产生白色近圆形小斑,一般不产生孢子。
节瘟:水稻抽穗后在稻节上产生褐色小点,后绕节扩展,病部变黑,易折断。
穗颈瘟:穗颈部初现褐色小点,造成枯白穗和秕谷。
四、稻瘟病的综合防治技术
(1)减少菌源
收获后及早处理病稻草,不在秧田附近堆积病稻株,稻草不堆放在明年准备做种田的附近,病稻草堆放在避风雨处,不能用病稻株催芽、盖种、扎秧把、堵水口或搭棚,以免菌源传播。利用病稻草做堆肥,要充分腐熟后施用(堆肥发酵温度在52-56℃,病菌经10天左右死亡)。另外要搞好播种前种子处理,种子播种前晒1-2天,用泥水选种,再用1%生石灰水侵种2-3天,也可用50%多菌灵0.5千克兑水50千克侵30千克谷种,侵泡48小时。
(2)栽培管理
肥料:一次性过量施用氮肥比分次施用或在保肥力差的沙土、浅土田比粘土、深土田上施用都更有利于病害流行。偏施、迟施氮肥使稻株贪青徒长,组织幼嫩,硅质化程度下降,株间通风透光不良,田间湿度增高,都可加重病害发展。适施补施磷钾肥,可以选用“以色列沃叶磷酸二氢钾”可提高稻株的钾氮比,促进氮的正常代谢,降低可溶性氮化物含量,增加茎秆纤维素,稻株组织坚硬,生长健壮,提高抗病力。
灌溉:水分管理对稻瘟病的发生流行影响也很大,稻田长期深灌,冷水串灌使土温水温降低,土壤缺氧,根系发育不良,降低生活力和抗病力。同时田间湿度增大,有利于病菌生长繁殖。
(3)水稻稻瘟病用药要点
遵循“重在预防,早抓叶瘟,狠治穗瘟”的原则。主要按3个步骤进行:第1步早期预防。在水稻拔节期,如果阴天或下雨天连续2d以上,应马上施药预防稻叶瘟。预防用药有三环唑、咪鲜胺或新长山的稻瘟酰胺等产品,视天气情况连续预防2——3次,每5——7d喷施1次,可基本控制稻瘟病的发生。第2步及时用药。在病害发生初期,及时用药控制病情,以防病菌扩散全田造成流行。选用的药剂有富士一号、50%氯溴异氰尿酸可溶性粉剂等,不可漏喷。第3步看田施药。如果叶瘟和穗瘟发生已经很严重,每穴有30%以上的有效穗受害时,可根据水稻所处生育期采取2种解决方法:一是稻穗未到完熟期,叶片有20%保持绿色,这时要继续施药以控制病害扩散,而且必须先用强氧化剂先灭菌,然后用富士一号等进行后期保护。二是稻穗已经达到完全成熟,粒皮黄色,稻粒干硬,这种情况就不必采取防治措施,因为即使不防治也不会进行再侵染和扩展。
在药剂防治过程中,喷撒农药时要求做到“五准”:一是病虫诊断要准。二是用药要准,对症下药。三是药液配兑要准,按说明书剂量要求配药。四是面积要准,以便准确用量。五是时间要准,把握病害发生的时期及时用药,喷药时间一般选择15:00以后喷药,早上叶片有露水不宜喷药,中午日照强,药液挥发快,不宜喷药。若喷药后8h内降雨,药液被冲洗,等雨后天晴还应补喷,或加入优质的增效剂,才能收到良好的防治效果。
近年来,水稻种植面积逐渐扩大,稻瘟病发病率及发病程度逐渐增加,科学有效防治稻瘟病已成为水稻生产的重要环节,应引起充分重视。