中國(guó)南方大豆花葉病毒株系的鑒定、抗性遺傳和抗性基因的定位.pdf

1、大豆花葉病毒（Soybean Mosaic Virus，SMV）病是一種世界性大豆病害，嚴(yán)重影響大豆產(chǎn)量和品質(zhì)。SMV存在株系分化，國(guó)內(nèi)外學(xué)者已就SMV株系劃分、抗源篩選、抗性遺傳和抗性基因定位等進(jìn)行了大量研究。但在SMV株系劃分體系的研究上，世界范圍內(nèi)還沒有一套統(tǒng)一的SMV株系鑒別體系，目前，美國(guó)與韓國(guó)使用同一套SMV株系鑒別體系，日本則用另外一套。而我國(guó)的株系劃分體系則因地域廣闊，變異繁多而相對(duì)混亂，研究者各為其是，形成多個(gè)株系劃分

2、體系。這對(duì)各地區(qū)間SMV株系、抗病材料的交流、抗病品種的選育與推廣，研究成果的交流都十分不利，給充分利用全國(guó)資源開展抗SMV育種帶來了極大的困難。因此，育種家期望建立一套全國(guó)統(tǒng)一的SMV株系鑒別體系，以便于全國(guó)抗性材料的交流和抗性育種信息的交流。王修強(qiáng)等(2003)建立了一套我國(guó)統(tǒng)一的SMV株系鑒別體系。在該鑒別體系下，我國(guó)東北與黃淮地區(qū)已鑒定報(bào)道了SC1-SC17共十七個(gè)株系，而作為我國(guó)三大大豆主產(chǎn)區(qū)之一的南方地區(qū)，因所栽培的大豆品種

3、類型較東北、黃淮豐富，SMV的主要傳播介體蚜蟲可在各大豆生長(zhǎng)季節(jié)得以轉(zhuǎn)移繁殖進(jìn)行病毒傳播，因此我國(guó)南方地區(qū)的SMV危害較東北、黃淮更為嚴(yán)重和突出。然而我國(guó)南方大豆產(chǎn)區(qū)SMV株系的組成、分布與流行情況至今未見報(bào)道，因此本研究主要目的是在王修強(qiáng)、楊雅麟、戰(zhàn)勇、郭東全、王延偉等對(duì)我國(guó)東北、黃淮地區(qū)SMV株系鑒定研究的基礎(chǔ)上，采用同一套鑒別寄主，通過對(duì)我國(guó)南方13個(gè)省市田間SMV病樣的大量采集、單斑分離純化、血清學(xué)鑒定、株系鑒別，明確南方地區(qū)S

4、MV株系的組成和分布，進(jìn)而利用聚類軟件NTSYS-pc對(duì)我國(guó)目前發(fā)現(xiàn)的21個(gè)SMV株系進(jìn)行聚類，聯(lián)系我國(guó)各大豆地理生態(tài)區(qū)，明確各生態(tài)區(qū)的主要流行株系類群以及我國(guó)SMV株系毒性從北到南的演化趨勢(shì)；以及配制雜交組合對(duì)該地區(qū)新發(fā)現(xiàn)株系進(jìn)行抗性遺傳和抗病基因定位研究。主要結(jié)果如下：
　　 (1)我國(guó)南方大豆產(chǎn)區(qū)SMV株系的鑒定與分布：
　　 2004-2006年在我國(guó)南方大豆產(chǎn)區(qū)（陜西南部、四川、重慶、江蘇、上海、浙江、江西、湖

5、南、福建、廣西、廣東、貴州、云南）13個(gè)省（市）117個(gè)縣的1500多塊大田廣泛采集SMV癥狀病樣1417份，經(jīng)初步繁殖鑒定、單斑分離純化和血清學(xué)鑒定，得到201個(gè)SMV分離物。采用王修強(qiáng)-楊雅麟-戰(zhàn)勇(WYZ)等建立的選自國(guó)內(nèi)外各鑒別寄主體系的10個(gè)大豆材料（南農(nóng)1138-2，誘變30,8101，鐵豐25，Davis,Buffalo，早熟18，Kwanggyo，齊黃1號(hào)，科豐1號(hào)）作為一套全國(guó)統(tǒng)一的SMV株系鑒別體系。根據(jù)201個(gè)分離

6、物在10個(gè)鑒別寄主上的癥狀反應(yīng)，將之歸為12個(gè)株系。其中8個(gè)與以往報(bào)道的其他地區(qū)株系相同，其余4個(gè)為南方地區(qū)新發(fā)現(xiàn)株系，按照王修強(qiáng)等(2003)的SMV株系命名體系，4個(gè)新株系被命名為SC18、SC19、SC20和SC21。檢出的12個(gè)株系中，SC15和SC18為南方大豆產(chǎn)區(qū)的優(yōu)勢(shì)、廣分布株系，分別占分離物總數(shù)的32.3％和26.4％，分布在9、10個(gè)?。ㄊ校?；此外，SC7、SC9、SC10分別可在7、6、9個(gè)省市檢測(cè)到，同樣為我國(guó)南方

7、地區(qū)廣泛分布的且毒性較強(qiáng)的SMV株系。SMV株系的地區(qū)分布顯示，湖南省以SC15和SC20株系為主，福建、廣西以SC15和SC18株系為主，廣東省以SC15株系為主，浙江省以SC10和SC18株系為主。
　　 (2)我國(guó)21個(gè)SMV株系的聚類及SMV株系毒性演化趨勢(shì)：
　　 在WYZ的SMV株系鑒別體系下，全國(guó)累計(jì)已鑒定出21個(gè)株系（SC1-SC21），在相似系數(shù)0.6時(shí)，21個(gè)株系可聚為5個(gè)類群。其中Ⅰ群包含9個(gè)弱毒株

8、系，Ⅱ群包含9個(gè)中毒株系，Ⅲ，Ⅳ，V群分別各含有1個(gè)強(qiáng)毒株系。進(jìn)一步將全國(guó)SMV株系毒性的聚類結(jié)果與大豆地理生態(tài)分區(qū)聯(lián)系起來看，我國(guó)東北地區(qū)以SC11為廣分布株系，屬于類群Ⅰ；黃淮地區(qū)以SC3、SC11和SC7為廣分布株系，分屬于類群Ⅰ和Ⅱ；而南方地區(qū)則以SC18、SC7、SC10、SC9、SC15為廣分布株系，分屬于類群Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和V。雖然這3大生態(tài)區(qū)均有弱毒株系和強(qiáng)毒株系交叉出現(xiàn)，但總體上我國(guó)東北地區(qū)以弱毒株系（類群Ⅰ）為主，黃淮區(qū)

9、以弱毒株系（類群Ⅰ）和中毒株系（類群Ⅱ）為主，而南方地區(qū)則以中毒株系（類群Ⅱ）和強(qiáng)毒株系（類群Ⅲ、V）為主。因而我國(guó)SMV株系毒性有自北向南逐漸增強(qiáng)的演化趨勢(shì)。此外，強(qiáng)毒株系SC15在南方大豆產(chǎn)區(qū)的流行應(yīng)當(dāng)引起重視。
　　 (3)對(duì)廣分布株系SC18的抗性遺傳、基因定位研究結(jié)果：
　　 6個(gè)抗×感組合（科豐1號(hào)×南農(nóng)1138-2，齊黃22×南農(nóng)1138-2，中作00-683×南農(nóng)1138-2，8101×濱豆95-20,8

10、101×東大2號(hào)，中品661×南農(nóng)1138-2）F1均表現(xiàn)抗病，F(xiàn)2均出現(xiàn)3R:1S分離，F(xiàn)2:3家系1R:2Seg:1S。184個(gè)科豐1號(hào)×南農(nóng)1138-2重組自交系群體也表現(xiàn)為1R:1S分離。以上結(jié)果初步表明6個(gè)抗性親本各有一對(duì)顯性基因控制對(duì)SC18株系的抗性。
　　 抗×抗組合‘科豐1號(hào)×齊黃22’的F2在接種SC18后出現(xiàn)15R:1S的分離比例，表明科豐1號(hào)與齊黃22各攜帶一個(gè)對(duì)SC18的抗性基因，且在不同位點(diǎn)，2個(gè)抗性

11、基因獨(dú)立遺傳，下文科豐1號(hào)與齊黃22兩個(gè)群體對(duì)SC18株系抗性基因的定位結(jié)果進(jìn)一步印證了上述結(jié)論。初步表明大豆對(duì)SC18株系的抗性為兩對(duì)顯性基因控制，且兩個(gè)基因獨(dú)立遺傳。將科豐1號(hào)中對(duì)SC18的抗性基因符號(hào)定為Rsc18A，推斷其基因型為Rsc18ARsc18Arsc18B rsc18B;齊黃22中的抗性基因符號(hào)定為Rsc18B，推斷其基因型為rsc18Arsc18A Rsc18B Rsc18B;南農(nóng)1138-2基因型為rsc18A r

12、sc18A rsc18Brsc18B。
　　 根據(jù)科豐1號(hào)×南農(nóng)1138-2的184個(gè)重組自交系對(duì)SC18的抗病性鑒定結(jié)果，結(jié)合王宇峰等（2008，未發(fā)表）新整合的該群體的分子標(biāo)記圖譜，利用Joinmap3.0和MapChart2.1初步將Rsc18A定位在大豆連鎖圖譜D1b上?？剐曰蚺c標(biāo)記間順序?yàn)镾at_351(12.3cM)-Rsc1aA-GNB095(2.8cM)。同時(shí)利用齊黃22×南農(nóng)1138-2的220個(gè)單株的F2群

13、體，經(jīng)分離群體分組分析法(BSA)發(fā)現(xiàn)，SSR標(biāo)記Satt114,Soyhsp176和Satt334不僅在兩個(gè)親本之間表現(xiàn)良好的多態(tài)性，而且在抗感池之間同樣表現(xiàn)良好的多態(tài)性，因此，進(jìn)一步利用這3個(gè)標(biāo)記和齊黃22×南農(nóng)1138-2的220個(gè)單株的F2群體檢測(cè)其與抗病基因Rsc18B的連鎖關(guān)系。結(jié)果顯示：SSR標(biāo)記Satt114，Soyhsp176和Satt334均與抗病基因Rsc18B連鎖，與其遺傳距離分別為5.6cM、6.7cM和5.0

14、cM，根據(jù)Song等(2004)整合的分子標(biāo)記公共圖譜，將其定位在F連鎖群上。
　　 (4)對(duì)SMV株系SC19、SC20和SC21的抗性遺傳、基因定位研究結(jié)果：
　　 分別對(duì)組合科豐1號(hào)×南農(nóng)1138-2的親本、F1、184個(gè)重組自交系家系接種SC19、SC20和SC21，結(jié)果顯示：科豐1號(hào)對(duì)3個(gè)株系均表現(xiàn)抗病，南農(nóng)1138-2則均表現(xiàn)感病，其F1接種SC19表現(xiàn)感病，接種SC20和SC21均表現(xiàn)抗病，說明科豐1號(hào)對(duì)S

15、C19的抗性為隱性基因控制，對(duì)SC20和SC21抗性為顯性基因控制。184個(gè)家系的抗性反應(yīng)根據(jù)卡方測(cè)驗(yàn)結(jié)果，對(duì)SC19株系表現(xiàn)為1抗：3感，初步表明科豐1號(hào)對(duì)SC19株系的抗性為兩對(duì)隱性基因控制，該遺傳結(jié)果有待利用更多的分離群體進(jìn)一步驗(yàn)證。而對(duì)株系SC20和SC21則均表現(xiàn)為1抗：1感分離比例，表明科豐1號(hào)對(duì)這兩個(gè)株系的抗性分別為一對(duì)顯性基因控制。將科豐1號(hào)中對(duì)SC20和SC21的抗性基因符號(hào)定為Rsc20和Rsc21。
　　

16、因本研究中科豐1號(hào)對(duì)SC19株系的抗病基因型未知，因此本研究利用科豐1號(hào)×南農(nóng)1138-2重組自交系群體只對(duì)SC20和SC21兩個(gè)株系的抗性基因進(jìn)行了定位研究。根據(jù)科豐1號(hào)×南農(nóng)1138-2的184個(gè)重組自交系對(duì)SC20和SC21的抗病性鑒定結(jié)果，結(jié)合王宇峰等（2008，未發(fā)表）新整合的該群體的分子標(biāo)記圖譜，利用Joinmap3.0和MapChart2.1初步將Rsc20和Rsc21定位在大豆連鎖圖譜D1b上?？剐曰騼蓚?cè)均有與其緊密連