第11章現(xiàn)代技術病害流行學應用

1、第11章現(xiàn)代技術病害流行學應用 GPS可用于病害調(diào)查和病害防治?？捎糜诓『φ{(diào)查和病害防治。 RS可以綜合反映病害引起植物的病變程度，可以綜合反映病害引起植物的病變程度，能夠在早期并且在較大范圍內(nèi)對植物病害做出能夠在早期并且在較大范圍內(nèi)對植物病害做出準確的監(jiān)測。準確的監(jiān)測。 GIS能夠利用由能夠利用由GPS和和RS獲得的數(shù)據(jù)，將獲得的數(shù)據(jù)，將同一坐標系中由不同特性構成的圖形相互疊加同一坐標系中由不同特性構成的圖形相互疊加在一起，由此可以獲得更多空間信息。在一起，由此可以獲得更多空間信息。GPS的組成：的組成： 空間部分空間部分 21顆工作衛(wèi)星、顆工作衛(wèi)星、3顆備用衛(wèi)星。顆備用衛(wèi)星。 控制部分控制

2、部分 主要由地面控制站組成，可跟蹤主要由地面控制站組成，可跟蹤監(jiān)測衛(wèi)星的運行狀況，計算其軌道，并將這監(jiān)測衛(wèi)星的運行狀況，計算其軌道，并將這些信息反饋給些信息反饋給GPS衛(wèi)星用于播發(fā)。衛(wèi)星用于播發(fā)。 用戶部分用戶部分 包括包括GPS接受儀及外圍設備，可接受儀及外圍設備，可以全天候的接收、處理和分析以全天候的接收、處理和分析GPS信號，信號，精確計算與精確計算與GPS衛(wèi)星之間的準確距離，從衛(wèi)星之間的準確距離，從而實現(xiàn)快速定位。而實現(xiàn)快速定位。 GPS在植保中的應用，以美國尤為領在植保中的應用，以美國尤為領先。目前美國的農(nóng)場主在聯(lián)合收割機、播先。目前美國的農(nóng)場主在聯(lián)合收割機、播種機和施肥機等農(nóng)用機械

3、上均安裝了衛(wèi)星種機和施肥機等農(nóng)用機械上均安裝了衛(wèi)星定位儀（接受儀），以指導農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，實定位儀（接受儀），以指導農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，實現(xiàn)了現(xiàn)了“精準農(nóng)業(yè)精準農(nóng)業(yè)”模式。模式。 目前，我國各省植保部門的技術人員目前，我國各省植保部門的技術人員均配備了均配備了GPS儀，其主要用途是在病害考儀，其主要用途是在病害考察或調(diào)查中實現(xiàn)定位，便于某種病害多年察或調(diào)查中實現(xiàn)定位，便于某種病害多年的定點調(diào)查，有利于研究病害歷年流行動的定點調(diào)查，有利于研究病害歷年流行動態(tài)以及更精確的病害管理。態(tài)以及更精確的病害管理。 RS的原理是接受目標物輻射或反射的的原理是接受目標物輻射或反射的不同電磁波，通過一系列處理和解釋過程，不同電

4、磁波，通過一系列處理和解釋過程，快速而準確地提供被測目標的有關信息?？焖俣鴾蚀_地提供被測目標的有關信息。 綠色農(nóng)作物反射的光譜有一定的規(guī)律，綠色農(nóng)作物反射的光譜有一定的規(guī)律，當農(nóng)作物受到病害等災害時，葉片會出現(xiàn)顏當農(nóng)作物受到病害等災害時，葉片會出現(xiàn)顏色的改變、結構破壞或外形改觀等病態(tài)，葉色的改變、結構破壞或外形改觀等病態(tài)，葉片的反射光譜有明顯的改變。這就可以利用片的反射光譜有明顯的改變。這就可以利用遙感技術進行病害監(jiān)測、早期診斷及病害流遙感技術進行病害監(jiān)測、早期診斷及病害流行規(guī)律研究等。行規(guī)律研究等。 GIS是處理地理數(shù)據(jù)的輸入、輸出、是處理地理數(shù)據(jù)的輸入、輸出、管理、查詢、分析和輔助決策的計

5、算機系管理、查詢、分析和輔助決策的計算機系統(tǒng)，通過對多因子的綜合分析，可以迅速統(tǒng)，通過對多因子的綜合分析，可以迅速的獲取滿足應用需要的信息，并能以地圖、的獲取滿足應用需要的信息，并能以地圖、圖形或數(shù)據(jù)的形式表示處理結果。圖形或數(shù)據(jù)的形式表示處理結果。 利用利用GIS可對植物病害進行監(jiān)測、預可對植物病害進行監(jiān)測、預報和風險分析。報和風險分析。四、數(shù)字植保技術四、數(shù)字植保技術 數(shù)字植保技術是指把植保原始數(shù)據(jù)數(shù)字植保技術是指把植保原始數(shù)據(jù)轉換成可理解的信息，這種信息包括病轉換成可理解的信息，這種信息包括病蟲發(fā)生危害的高分辨率衛(wèi)星攝像、數(shù)字蟲發(fā)生危害的高分辨率衛(wèi)星攝像、數(shù)字地圖、作物、氣候、經(jīng)濟、社會

6、和人口地圖、作物、氣候、經(jīng)濟、社會和人口的信息。而且要建立高速網(wǎng)絡與數(shù)字植的信息。而且要建立高速網(wǎng)絡與數(shù)字植保連接，并通過保連接，并通過Internet實行更高層次實行更高層次的訪問，實現(xiàn)植保病情數(shù)據(jù)的遠程傳輸?shù)脑L問，實現(xiàn)植保病情數(shù)據(jù)的遠程傳輸與采集、病蟲遠程診斷和防治指導。與采集、病蟲遠程診斷和防治指導。 地統(tǒng)計學亦稱地質(zhì)統(tǒng)計學，是以區(qū)域化變量理論為地統(tǒng)計學亦稱地質(zhì)統(tǒng)計學，是以區(qū)域化變量理論為基礎，以變異函數(shù)為主要工具，研究在空間分布上既有基礎，以變異函數(shù)為主要工具，研究在空間分布上既有隨機性又有結構性、空間相關和依賴性的自然現(xiàn)象和科隨機性又有結構性、空間相關和依賴性的自然現(xiàn)象和科學。學。

7、地統(tǒng)計學在宏觀植物病理學中的應用：地統(tǒng)計學在宏觀植物病理學中的應用： 用地統(tǒng)計學研究病害的分布、傳播；用地統(tǒng)計學研究病害的分布、傳播； 用基于地統(tǒng)計學的預測方法，預測病害發(fā)生趨勢；用基于地統(tǒng)計學的預測方法，預測病害發(fā)生趨勢； 應用于病害管理規(guī)劃設計和實施。應用于病害管理規(guī)劃設計和實施。 數(shù)學模型是對現(xiàn)實世界的一個特定數(shù)學模型是對現(xiàn)實世界的一個特定對象，根據(jù)特有的內(nèi)在規(guī)律，做出一些對象，根據(jù)特有的內(nèi)在規(guī)律，做出一些必要的假設，運用適當?shù)臄?shù)學工具，得必要的假設，運用適當?shù)臄?shù)學工具，得到一個數(shù)學結構。簡單的說，數(shù)學模型到一個數(shù)學結構。簡單的說，數(shù)學模型就是系統(tǒng)的某種特征本質(zhì)的數(shù)學表達式。就是系統(tǒng)的某

8、種特征本質(zhì)的數(shù)學表達式。 數(shù)學建模是利用數(shù)學方法解決實際問題數(shù)學建模是利用數(shù)學方法解決實際問題的一種實踐，即通過抽象、簡化、假設、引的一種實踐，即通過抽象、簡化、假設、引進變量等處理過程后，將實際問題用數(shù)學方進變量等處理過程后，將實際問題用數(shù)學方式表達，建立數(shù)學模型，然后運用先進的數(shù)式表達，建立數(shù)學模型，然后運用先進的數(shù)學方法及計算機技術進行求解。學方法及計算機技術進行求解。 數(shù)學建模技術在宏觀植物病理學研究中數(shù)學建模技術在宏觀植物病理學研究中常用來建立植物病害預測預報模型、損失估常用來建立植物病害預測預報模型、損失估計模型等。計模型等。 1、等位酶（、等位酶（allozyme） 等位酶是由核

9、基因編碼的不同等位基因相對應的等位酶是由核基因編碼的不同等位基因相對應的酶。等位酶技術的要求是提取具有生物活性的酶，酶。等位酶技術的要求是提取具有生物活性的酶，然后根據(jù)等位酶的分子量、結構或等電點的不同將然后根據(jù)等位酶的分子量、結構或等電點的不同將其電泳分離。分離后進行特異性酶染色以檢測等位其電泳分離。分離后進行特異性酶染色以檢測等位酶帶譜，進而對多態(tài)性酶譜帶進行遺傳統(tǒng)計分析。酶帶譜，進而對多態(tài)性酶譜帶進行遺傳統(tǒng)計分析。uPCR：Polymerase chain reaction 多聚多聚酶鏈式反應酶鏈式反應uDNA的體外合成條件：模板的體外合成條件：模板DNA，寡核苷，寡核苷酸引物，酸引物，

10、DNA聚合酶，合適的緩沖體系，聚合酶，合適的緩沖體系，u模擬生物過程在體外合成模擬生物過程在體外合成DNA 長產(chǎn)物片段與短產(chǎn)物片段長產(chǎn)物片段與短產(chǎn)物片段 RAPD也稱隨機引物也稱隨機引物PCR（arbitray primer PCR, AP-PCR）是以一個人工合）是以一個人工合成的寡核苷酸序列（通常成的寡核苷酸序列（通常10bp）作為引）作為引物，隨機擴增基因組物，隨機擴增基因組DNA，產(chǎn)生多態(tài)性，產(chǎn)生多態(tài)性的的DNA譜帶可通過電泳進行檢測。譜帶可通過電泳進行檢測。 SSR又叫微衛(wèi)星標記。該技術是根據(jù)又叫微衛(wèi)星標記。該技術是根據(jù)SSR的重復序列設計相應的的重復序列設計相應的PCR引物，引物，

11、利用利用PCR擴增目標區(qū)段，然后通過電泳檢擴增目標區(qū)段，然后通過電泳檢測微衛(wèi)星位點。測微衛(wèi)星位點。 RFLP是通過分子雜交探測限制性酶切是通過分子雜交探測限制性酶切位點的變異。其方法是將樣品基因組位點的變異。其方法是將樣品基因組DNA酶酶切，通過電泳分離酶切片段，并原位變性，切，通過電泳分離酶切片段，并原位變性，然后將變性的然后將變性的DNA酶切片段轉移并固定在硝酶切片段轉移并固定在硝酸纖維素濾膜或尼龍膜上，再用放射性標記酸纖維素濾膜或尼龍膜上，再用放射性標記的探針與濾膜上的的探針與濾膜上的DNA雜交，最后通過放射雜交，最后通過放射自顯影檢測與探針雜交的基因組自顯影檢測與探針雜交的基因組DNA

12、上酶切上酶切位點的多態(tài)性。位點的多態(tài)性。 AFLP的原理是利用的原理是利用PCR擴增基因組擴增基因組DNA限制性酶切片段。該技術的步驟為：限制性酶切片段。該技術的步驟為：用兩個不同的限制性內(nèi)切酶消化模板用兩個不同的限制性內(nèi)切酶消化模板DNA，然后將雙鏈接頭連接到酶切片段末端；利然后將雙鏈接頭連接到酶切片段末端；利用與接頭序列互補的用與接頭序列互補的PCR引物對連接產(chǎn)物進引物對連接產(chǎn)物進行預擴增，然后再用選擇性引物對預擴增產(chǎn)行預擴增，然后再用選擇性引物對預擴增產(chǎn)物進行選擇性擴增；利用電泳分離擴增的物進行選擇性擴增；利用電泳分離擴增的DNA片段。片段。 在植物病害分子流行學研究中，通常在植物病害分

13、子流行學研究中，通常利用利用PCR擴增基因組的特異基因區(qū)段，擴增基因組的特異基因區(qū)段，然后進一步對擴增的基因區(qū)段進行序列然后進一步對擴增的基因區(qū)段進行序列分析。分析。 常規(guī)的診斷手段因病原菌而不同，如常規(guī)的診斷手段因病原菌而不同，如形態(tài)學方法（真菌、線蟲）、生化方法形態(tài)學方法（真菌、線蟲）、生化方法（細菌）及微形態(tài)學方法（病毒）等。然（細菌）及微形態(tài)學方法（病毒）等。然而對于形態(tài)與生化方法相似而無法區(qū)分的而對于形態(tài)與生化方法相似而無法區(qū)分的致病菌的亞種、變種、致病型等，傳統(tǒng)方致病菌的亞種、變種、致病型等，傳統(tǒng)方法已無法解決，而分子生物學技術則可解法已無法解決，而分子生物學技術則可解決這些問題。

14、決這些問題。 不同種的病原菌，必定在不同種的病原菌，必定在DNA的某個或某些區(qū)段存在的某個或某些區(qū)段存在差異。在分析這段差異。在分析這段DNA片段序列的基礎上，設計引物，經(jīng)片段序列的基礎上，設計引物，經(jīng)過過PCR擴增，即可將特異編碼的擴增，即可將特異編碼的DNA片段用于鑒別目標片段用于鑒別目標病原菌。病原菌。 其步驟為：其步驟為： 尋找靶標病原菌特異的尋找靶標病原菌特異的DNA片段，對其序列進行分析；片段，對其序列進行分析； 根據(jù)根據(jù)DNA序列，設計對靶標病原菌特異的序列，設計對靶標病原菌特異的PCR引物；引物； 測定測定PCR引物的特異性和敏感性；引物的特異性和敏感性； 開發(fā)經(jīng)濟、簡便的開發(fā)經(jīng)濟、簡便的DNA提取方法用于病原菌的分子鑒定。提取方法用于病原菌的分子鑒定。 最近發(fā)展起來最近發(fā)展起來real-time PCR的技術可的技術可以定量地測定以定量地測定PCR過程中過程中DNA模板的濃度。模板的濃度。其基本原理是用特殊的生物熒光物質(zhì)標記其基本原理是用特殊的生物熒光物質(zhì)標記特定的特定的DNA探針，在探針，在PCR過程中可