大豆對(duì)大豆疫霉根腐病抗性基因和QTL的定位.pdf

1、大豆(Glycine max(L.) Merr.)疫霉根腐?。≒hytophthora root rot，PRR）是由大豆疫霉菌（Phytophthora sojae Kaufmann& Gerdemann，P.sojae）引起的一種土傳病害。大豆疫霉根腐病能夠侵染任何生育時(shí)期的大豆植株，給全球大豆生產(chǎn)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)損失。對(duì)該病最有效的防止措施是選育和應(yīng)用抗病品種，抗源篩選和新的抗病基因的發(fā)掘是抗病品種選育的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。
　　本研

2、究鑒定栽培大豆微核心種質(zhì)對(duì)3個(gè)大豆疫霉菌株的抗性反應(yīng)，分析抗性種質(zhì)在全國(guó)的地理分布，發(fā)掘抗多個(gè)疫霉菌株的種質(zhì)資源。結(jié)合微核心種質(zhì)抗性鑒定的表型，采用關(guān)聯(lián)定位方法尋找與抗性顯著關(guān)聯(lián)的SNP位點(diǎn)。利用F2群體和重組自交家系群體進(jìn)行遺傳分析和連鎖定位大豆疫霉根腐病完全抗性Rps基因和部分抗性QTL位點(diǎn)。這些結(jié)果將有助于分子標(biāo)記輔助選擇，大豆抗性育種和理解大豆對(duì)大豆疫霉病抗性的分子機(jī)理。
　　1.大豆微核心種質(zhì)的大豆疫霉根腐病抗性鑒定

3、r>　　本實(shí)驗(yàn)采用下胚軸接種法鑒定大豆微核心種質(zhì)對(duì)大豆疫霉菌株P(guān)m2(1b，2，3c，7)、H15(1k，3b，3c，5，6，7)和Pm28(1a,1b，1c，1d，1k，2，3b，3c，5，6，7)的抗性反應(yīng)。結(jié)合前人接種鑒定過(guò)的菌株P(guān)6497、Pm14、HLJ08-35、P7063、AH、HeN08-17、PNJ1、Pmg、 P7071、Pm31和JS08-12的抗性鑒定結(jié)果，分析大豆微核心種質(zhì)的疫霉根腐病抗性特征和抗性種質(zhì)的地理分

4、布情況。
　　接種結(jié)果表明，大豆疫霉菌株對(duì)大豆微核心種質(zhì)有極強(qiáng)的致病能力。具體而言，供試材料對(duì)疫霉菌株P(guān)m14的抗性種質(zhì)最多，占總體的56.7％;對(duì)菌株P(guān)7063、AH和HLJ08-17的抗性種質(zhì)數(shù)量次之。對(duì)其他的其他疫霉菌株的抗性種質(zhì)數(shù)目都小于總數(shù)的25％，強(qiáng)毒性菌株pmg和PNJ1能使80％以上的大豆種質(zhì)表現(xiàn)出致死反應(yīng)。同時(shí)，大豆微核心種質(zhì)對(duì)疫霉菌株的抗性具有多樣性。190份種質(zhì)對(duì)1-11個(gè)不同的疫霉菌株具有抗性反應(yīng)。其中有2

5、9.5％的種質(zhì)能夠抗1-2個(gè)疫霉菌株，22.8％的種質(zhì)能夠抗3-4個(gè)疫霉菌株，24.6％的種質(zhì)能夠抗5-7個(gè)疫霉菌株。還有18份種質(zhì)擁有最廣的抗譜，能抗8-11個(gè)不同的疫霉菌株。
　　比較抗性種質(zhì)的地理分布和生態(tài)類(lèi)型，發(fā)現(xiàn)擁有最多抗性種質(zhì)的省份是四川、江蘇和湖北。湖北、江蘇、福建、四川和山東地區(qū)的種質(zhì)抗譜較廣（抗＞5個(gè)疫霉菌株）。北方和東北部的大豆種質(zhì)抗譜較窄（抗＜4個(gè)疫霉菌株），南方地區(qū)和黃淮海地區(qū)的種質(zhì)抗性豐富且抗性多樣化且抗

6、譜較廣。
　　大豆核心種質(zhì)對(duì)14個(gè)疫霉菌株共產(chǎn)生135種不同的反應(yīng)類(lèi)型，通過(guò)基因推導(dǎo)預(yù)測(cè):有34份種質(zhì)可能不合有抗性基因，22份種質(zhì)可能含有Rps7基因，種質(zhì)ZDD03733可能含有Rps1a+Rps3b或者Rps1c+Rps3b的基因組合。
　　2.關(guān)聯(lián)定位大豆微核心種質(zhì)中的大豆疫霉根腐病抗性位點(diǎn)
　　利用根據(jù)覆蓋群體全基因組的1749個(gè)single nucleotide polymorphism(SNP)標(biāo)記信息，

7、分析大豆微核心種質(zhì)的群體結(jié)構(gòu)和親緣關(guān)系，得到Q矩陣和K矩陣。結(jié)合14個(gè)大豆疫霉菌株接種224份大豆微核心種質(zhì)的表型結(jié)果，采用簡(jiǎn)單模型(Naivemodel)、一般線(xiàn)性模型(GLM)以及混合線(xiàn)性模型(MLM)三種統(tǒng)計(jì)方法進(jìn)行關(guān)聯(lián)定位，找到與大豆疫霉根腐病抗性穩(wěn)定相關(guān)的19個(gè)SNP，其中9個(gè)SNP位點(diǎn)是首次被鑒定到與大豆對(duì)大豆疫霉根腐病抗性相關(guān)。
　　3.大豆疫霉根腐病完全抗性基因RpsLu4的定位
　　根據(jù)大豆品種魯豆4號(hào)對(duì)1

8、0個(gè)大豆疫霉菌株的反應(yīng)類(lèi)型，基因推導(dǎo)預(yù)測(cè)魯豆4號(hào)可能含有新的Rps基因。選擇對(duì)疫霉菌株P(guān)m28(1a,1b，1c，1d，1k，2，3b，3c，5，6，7)有抗感差異的魯豆4號(hào)(R，resistance)和誘處4號(hào)(S，susceptible)配制雜交組合，衍生成F2群體。通過(guò)親本和后代群體的抗性鑒定，明確魯豆4號(hào)對(duì)疫霉菌株P(guān)m28的完全抗性是由單顯性基因控制的。采用混合集團(tuán)分離分析方法（Bulked SegregantAnalysis，

9、BSA），利用SSR標(biāo)記定位抗性位點(diǎn)，將RpsLu4定位在3號(hào)染色體（N連鎖群）的短臂末端，BARCSOYSSR_03_0246和BARCSOYSSR_03_0305標(biāo)記之間，遺傳距離分別為0.5cM和2.6cM，物理位置4，362，217bp-5，369，472bp之間，約1Mb的區(qū)段內(nèi)。該區(qū)域內(nèi)有8個(gè)具有NB-ARC和NBS-LRR結(jié)構(gòu)域的基因，將他們列為候選基因。RpsLu4可能是Rps1位點(diǎn)上的一個(gè)新的等位基因或者是與其緊密連鎖

10、的抗性基因。
　　4.大豆疫霉根腐病部分抗性QTL的定位
　　利用蒙8206×正陽(yáng)衍生的重組自交家系群體(NJRIZM6)研究對(duì)大豆疫霉菌株P(guān)7063(1a,1d，3a,6，7)的部分抗性位點(diǎn)。蒙8206和正陽(yáng)對(duì)菌株P(guān)7063不具有完全抗性，并且他們對(duì)P7063的部分抗性水平有顯著差異。對(duì)親本和126份F2∶8重組自交家系進(jìn)行根部接種鑒定部分抗性水平，以病斑長(zhǎng)度為指標(biāo)。使用WinQTLCart軟件，采用復(fù)合區(qū)間作圖(CIM)