大豆抗煙粉虱的鑒定與遺傳研究.pdf

1、煙粉虱[Hemisia tabaci Gennadius]別名棉粉虱，屬同翅目粉虱科粉虱亞科，是一種危害范圍廣、危軎程度重、防治難度大的災(zāi)害性農(nóng)業(yè)害蟲(chóng)。煙粉虱對(duì)大豆的危害也十分嚴(yán)重，一般造成減產(chǎn)20％-30％，甚至絕產(chǎn)，由于具有遷飛能力強(qiáng)、食性雜、體被蠟質(zhì)保護(hù)層、繁殖能力強(qiáng)、易產(chǎn)生抗藥性等生物學(xué)優(yōu)勢(shì)，防治煙粉虱十分困難。采用抗煙粉虱的大豆品種是防治煙粉虱最經(jīng)濟(jì)、有效、環(huán)保的措施。獲得抗煙粉虱的大豆種質(zhì)、建立大豆抗煙粉虱的鑒定技術(shù)體系、了

2、解大豆抗煙粉虱的遺傳特性和分子機(jī)制是培育抗煙粉虱大豆品種的基礎(chǔ)。
　　 本研究利用國(guó)內(nèi)外大豆品種資源為材料，采用多年夢(mèng)點(diǎn)聯(lián)合鑒定，多個(gè)鑒定指標(biāo)綜合分析等方法，研究了大豆抗煙粉虱的鑒定方法，根據(jù)這一方法篩選出多個(gè)攪、感煙粉虱的大豆種質(zhì)；利用篩選出的種質(zhì)構(gòu)建了抗/感煙粉虱的遺傳群體，采用植物數(shù)量性狀主基因+多基因混合遺傳分離分析法，分析了大豆抗煙粉虱的遺傳機(jī)制；利用SSR分子標(biāo)記技術(shù)分析了大豆抗煙粉虱的分子遺傳機(jī)理，定位了抗煙粉虱的

3、QTLs；并初步探討了大豆對(duì)煙粉虱的抗性機(jī)制。研究結(jié)果如下：
　　 1.大豆抗煙粉虱的動(dòng)態(tài)鑒定體系
　　 2004-2008年，在山東濟(jì)南、冠縣兩地，分別對(duì)419份次國(guó)內(nèi)外大豆品種資源單葉感染煙粉虱成蟲(chóng)的數(shù)量，單葉感染煙粉虱若蟲(chóng)的最小值、最大值、平均數(shù)和單株感染煙粉虱若蟲(chóng)的最小值、最大值、平均數(shù)等進(jìn)行了調(diào)查。在綜合分析調(diào)查結(jié)果的基礎(chǔ)上，篩選出滑皮豆等4個(gè)高抗和齊黃26等4個(gè)高感煙粉虱的標(biāo)準(zhǔn)品種，初步建立了以煙粉虱若蟲(chóng)為調(diào)

4、查對(duì)象，以單葉感染煙粉虱若蟲(chóng)平均數(shù)(MWPL)為抗性評(píng)價(jià)指標(biāo)，以標(biāo)準(zhǔn)品種的MWPL為參照，當(dāng)MWPL<(a+d)時(shí)為高抗、>(a+d)-<(a+3d)時(shí)為抗、>(a+3d)-<(a+5d)時(shí)為中間、>(a+5d)-<(a+7d)時(shí)為感、>(a+7d)時(shí)為高感的大豆抗煙粉虱的鑒定技術(shù)體系.其中a、b分別為4份高抗和4份高感標(biāo)準(zhǔn)品種單葉感染煙粉虱的平均數(shù)，d=(b-a)/8.同時(shí)分析了煙粉虱若蟲(chóng)在不同結(jié)莢習(xí)性大豆植株上的分布特點(diǎn)，確定了頂部

5、葉片為有限結(jié)莢習(xí)性品種的有效調(diào)查葉位，中上部葉片為亞有限和無(wú)限結(jié)莢習(xí)性品種的有效調(diào)查葉位。在此基礎(chǔ)上，該方法可以隨著鑒定范圍的擴(kuò)大隨時(shí)將抗、感性狀更突出的品種加入到標(biāo)準(zhǔn)品種中來(lái)，形成一種適應(yīng)范圍更廣、可比性更強(qiáng)、動(dòng)態(tài)發(fā)展的鑒定技術(shù)體系。
　　 2.大豆抗煙粉虱的主基因+多基因遺傳模式
　　 利用篩選出的高抗煙粉虱種質(zhì)滑皮豆、東選1號(hào)和高感種質(zhì)齊黃26，組配了齊黃26×滑皮豆(RB1)、滑皮豆×齊黃26(RB2)和東選1號(hào)

6、x齊黃26(RB3)等3個(gè)雜交組合，在濟(jì)南構(gòu)建了JRBIF2、JRB2F2、IRB2F2：3等遺傳群體，在冠縣構(gòu)建了LRB1F2、LRB2F2、LRB3F2、LRB2F2：3等遺傳群體；調(diào)查了各群體的MWPL;采用植物數(shù)量性狀混合遺傳模型主基因+多基因多世代聯(lián)合分析方法，分析了不同組合、不同世代、不同地點(diǎn)各遺傳群體抗煙粉虱的遺傳模式。結(jié)果表明，不同組合、不同地點(diǎn)的F2群體抗煙粉虱的遺傳均符合二對(duì)主基因+多基因的混合遺傳模式，且主基因的遺

7、傳率較高，分別為86.41％、85.72％，95.90％，95.26％，73.18％，多基因的遺傳率相對(duì)較低。同一組合、不同地點(diǎn)F2：3群體抗煙粉虱的遺傳均符合一對(duì)主基因+多基因的混合遺傳模式，且主基因的遺傳率較高，分別為61.86％和97.43％，多基因的遺傳率相對(duì)較低。不同地點(diǎn)、同一組合、同一世代遺傳群體抗煙粉虱的遺傳模式相同，但主基因的遺傳率有較大差異。說(shuō)明大豆抗煙粉虱遺傳受環(huán)境因素影響。綜合遺傳分析的結(jié)果說(shuō)明，大豆抗煙粉虱性狀既

8、受主基因控制，又存在多基因效應(yīng)，同時(shí)受環(huán)境因素影響，改良大豆品種對(duì)煙粉虱的芤性應(yīng)重點(diǎn)利用主基因，同時(shí)兼顧多基因的積累。
　　 3.大豆抗煙粉虱的QTL定位
　　 在遺傳分析的基礎(chǔ)上，本研究利用高抗煙粉虱種質(zhì)滑皮豆和高感種質(zhì)齊黃26雜交構(gòu)建的抗/感煙粉虱遽傳分離群體JRBIF2為材料，以親本基因組DNA為模板，采用SSR分子標(biāo)記技術(shù)從600對(duì)SSR標(biāo)記中篩選出157對(duì)多態(tài)性引物。利用篩選獲得的多態(tài)性SSR引物，對(duì)JRBIF

9、2群體170個(gè)個(gè)體的基因組DNA進(jìn)行PCR擴(kuò)增和聚丙烯酰胺凝膠電泳。利用MAPMAKER/EXP3.0分析軟件構(gòu)建了基于SSR的分子連鎖圖譜。該圖譜包括18個(gè)連鎖群，覆蓋大豆基因組長(zhǎng)度的I035.6cM，63個(gè)標(biāo)記位點(diǎn)，標(biāo)記間平均距離為16.44cM。利用Windows QTL Cartographer2.5分析軟件，定位到1個(gè)與抗煙粉虱有關(guān)的QTL qRwf-d2-1。該基因位點(diǎn)位于D2連鎖群上的satt186-satt031區(qū)間，L

10、OD值為2.7，對(duì)抗煙粉虱性狀的解釋率為12.47％。
　　 4.大豆對(duì)煙粉虱具有多種抗性機(jī)制
　　 本研究以213份國(guó)內(nèi)外大豆品種資源為試驗(yàn)材料，利用SSPS16.0分析軟件，分析了大豆單葉和單株感染煙粉虱若蟲(chóng)的數(shù)量與其結(jié)莢習(xí)性、株高、底莢高、主莖節(jié)數(shù)、主莖粗、分枝數(shù)，茸毛性狀、總莢數(shù)、總粒數(shù)，單株粒重、莢長(zhǎng)、莢寬、百粒重、種皮色、子葉色、蛋白質(zhì)含量、水溶性蛋白含量、脂肪含量的關(guān)系。結(jié)果表明，大豆對(duì)煙粉虱的抗性與茸毛性

11、狀有直接關(guān)系。大豆單葉煙粉虱平均數(shù)與茸毛長(zhǎng)度呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.740；與茸毛夾角呈顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.626；與茸毛密度呈正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.317。這是因?yàn)橛谢驘o(wú)茸毛，茸毛長(zhǎng)短、茸毛與葉面的夾角大小、茸毛密度等均直接影響煙粉虱若蟲(chóng)在大豆葉片上的著生。無(wú)茸毛或茸毛稀少、茸毛短、與葉面的夾角小，則不利于煙粉虱著生。這類(lèi)品種對(duì)煙粉虱具有較強(qiáng)的拒蟲(chóng)性。水溶性蛋白含量低，不利于煙粉虱的生長(zhǎng)發(fā)育。大豆單葉煙粉虱平均數(shù)與大豆籽粒

12、的水溶性蛋白含量呈極顯著的正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.909；與蛋白質(zhì)含量呈顯著的正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.166。水溶性蛋白含量低的品種對(duì)煙粉虱具有抗生性。大豆單葉煙粉虱平均數(shù)與莖粗呈極顯著的正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.282；與單株粒重呈顯著的正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.165；與種皮色、子葉色、株高、主莖節(jié)數(shù)、分枝數(shù)、籽粒脂肪含量的相關(guān)不顯著。不同結(jié)莢習(xí)性大豆品種單葉感染煙粉虱的平均數(shù)也存在顯著差異，有限結(jié)莢習(xí)性>亞有限結(jié)莢習(xí)性>無(wú)限結(jié)莢習(xí)性?？梢?jiàn)大豆