大豆品種齊茶豆1號(hào)抗疫霉根腐病基因鑒定及候選基因分析.pdf

1、大豆疫霉根腐病是由大豆疫霉Phytophthora sojae M.J.Kaufmann& J.W.Gerdemann引起的大豆毀滅性病害之一。大豆疫霉是一種土傳卵菌，在大豆整個(gè)生育期都能發(fā)生侵染，引起幼苗枯死、根莖部腐爛、葉片黃化和萎蔫等癥狀。在全球范圍內(nèi)，每年由大豆疫霉根腐病造成的經(jīng)濟(jì)損失約1-2億美元。種植含有抗病基因Rps的大豆品種是防治大豆疫霉根腐病最經(jīng)濟(jì)、有效和環(huán)保的方法。
　　本研究對(duì)大豆抗疫霉根腐病品種齊茶豆1號(hào)的

2、抗譜、抗性遺傳以及抗病基因進(jìn)行了較詳細(xì)的研究。利用感病品種吉科豆2號(hào)與齊茶豆1號(hào)雜交衍生的分離群體精細(xì)定位了齊茶豆1號(hào)的抗疫霉根腐病基因RpsQ;利用RpsQ候選區(qū)域的參考基因組和抗感親本的序列信息和生物信息學(xué)分析技術(shù)預(yù)測(cè)了RpsQ最佳候選基因并進(jìn)行了序列分析;利用RT-PCR技術(shù)明確了該基因的表達(dá)特征;通過(guò)對(duì)與齊茶豆1號(hào)具有親緣關(guān)系的大豆品種（系）的RpsQ最佳候選基因位點(diǎn)進(jìn)行擴(kuò)增和測(cè)序明確了該基因的單倍型多樣性。本研究還發(fā)明了一種新

3、的適用于大豆抗疫霉根腐病群體表型鑒定的簡(jiǎn)便、快捷、可靠的大豆離體葉柄接種技術(shù)。獲得以下主要結(jié)果:
　　1.接種36個(gè)大豆疫霉菌株的表型鑒定結(jié)果表明齊茶豆1號(hào)對(duì)大豆疫霉具有廣譜的抗性，通過(guò)與已知鑒別寄主比較，齊茶豆1號(hào)具有一個(gè)特異的抗性反應(yīng)型。齊茶豆1號(hào)衍生分離群體的抗性遺傳分析表明齊茶豆1號(hào)對(duì)大豆疫霉根腐病的抗性是由一個(gè)顯性單基因控制，命名為RpsQ。遺傳連鎖分析結(jié)果表明RpsQ位于3號(hào)染色體上標(biāo)記BARCSOYSSR_03_01

4、65和InDel281之間的一個(gè)118kb的區(qū)域內(nèi)，并與三個(gè)分子標(biāo)記Insert11、Insert144和SNP276共分離。根據(jù)大豆參考基因組數(shù)據(jù)庫(kù)基因注釋結(jié)果，在該區(qū)域內(nèi)，只有編碼絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶結(jié)構(gòu)的蛋白的基因Glyma.03g27200為典型抗病基因，通過(guò)RT-PCR表達(dá)分析，結(jié)果表明該基因受P.sojae脅迫的誘導(dǎo)，確定該基因?yàn)镽psQ的最佳候選基因。
　　2.基于抗感親本間RpsQ最佳候選基因序列差異開(kāi)發(fā)了一個(gè)R

5、psQ的候選基因InDel標(biāo)記Insert144。為驗(yàn)證該標(biāo)記的有效性，將該標(biāo)記用于區(qū)分RpsQ與3號(hào)染色體上的其它已知Rps基因，結(jié)果顯示魯豆4號(hào)(Rps9)和齊茶豆1號(hào)（RpsQ）擴(kuò)增出大小相同的片段，而其它的Rps基因均擴(kuò)增出比RpsQ的PCR產(chǎn)物小144 bp的片段，表明除了Rps9之外，其它3號(hào)染色體上的Rps基因均缺少齊茶豆1號(hào)特有的144-bp的片段?；邶R茶豆1號(hào)（RpsQ）和魯豆4號(hào)（Rps9）表型數(shù)據(jù)、兩個(gè)Rps基因

6、的物理位置、候選基因的序列分析和候選基因標(biāo)記分析結(jié)果，我們推測(cè)RpsQ可能是Rps9或者是Rps9的等位基因。
　　3.將吉科豆2號(hào)、齊茶豆1號(hào)以及與齊茶豆1號(hào)有親緣關(guān)系的26個(gè)大豆品種（系）分別接種8個(gè)不同毒力的大豆疫霉菌株，獲得28個(gè)品種（系）的抗性反應(yīng)型，齊茶豆1號(hào)抗4個(gè)菌株且具有特異的反應(yīng)型。通過(guò)對(duì)檢測(cè)品種（系）的RpsQ候選基因位點(diǎn)進(jìn)行克隆測(cè)序，發(fā)現(xiàn)RpsQ候選基因的gDNA序列存在豐富的變異，共有26個(gè)單倍型，齊茶豆1

7、號(hào)單獨(dú)代表一類單倍型?；?8個(gè)品種（系）的抗性反應(yīng)型和gDNA序列差異，推測(cè)其它27個(gè)品種（系）不含有齊茶豆1號(hào)的抗疫霉根腐病基因RpsQ或者含有RpsQ的等位基因。
　　4.本研究還通過(guò)人工離體接種開(kāi)發(fā)了一種快速、有效、可靠的大豆抗疫霉根腐病的接種方法，即離體葉柄接種法。該方法的有效性通過(guò)大豆品種和分離群體進(jìn)行驗(yàn)證。該方法是與下胚軸創(chuàng)傷接種法同時(shí)對(duì)13個(gè)大豆品種以及中黃47×岫94-11衍生的F2和F23群體接種不同的大豆疫霉

8、菌株。結(jié)果表明13個(gè)大豆品種對(duì)3個(gè)大豆疫霉菌株的抗性反應(yīng)在兩種接種方法之間無(wú)顯著差異;中黃47×岫94-11的F2和F23群體對(duì)大豆疫霉菌株P(guān)sMCl的抗性反應(yīng)在兩種接種方法間，相似性為95.20％，兩個(gè)群體的抗感分離比均符合3∶1，該結(jié)果表明岫94-11對(duì)大豆疫霉的抗性是由一個(gè)顯性單基因控制。采用離體葉柄接種法對(duì)吉科豆2號(hào)×齊茶豆1號(hào)的F2群體進(jìn)行抗性遺傳分析表明齊茶豆1號(hào)的PRR抗性基因是一個(gè)單顯性基因。大豆離體葉柄接種技術(shù)是一種有