大豆對大豆花葉病毒抗性遺傳、抗性基因精細定位及表達分析.pdf

1、大豆花葉病毒（Soybean mosaic virus，SMV）病是世界大豆產(chǎn)區(qū)分布最廣的病毒病害之一，在我國各大豆產(chǎn)區(qū)均有發(fā)生，嚴重影響大豆的產(chǎn)量與品質(zhì)。培育和種植抗病品種是防治該病害最經(jīng)濟、安全、有效的途徑，而抗病育種的關(guān)鍵是具備優(yōu)異抗源，并闡明大豆對SMV的抗性遺傳規(guī)律。進一步對抗性基因標記定位、對分子標記輔助選擇以及抗性基因克隆、明確抗性基因作用也有重要意義。
　　 因此，本研究針對新鑒定的部分SMV株系，篩選抗源、研究

2、抗性遺傳并精細定位抗性基因，為抗SMV育種提供抗性種質(zhì)和技術(shù)支撐。利用實時熒光定量PCR（Quantitative real-time polymcrase chain reaction,QRT-PCR）技術(shù)對抗性基因目標區(qū)段內(nèi)的候選基因進行定量表達分析研究，進一步確定抗性品種抗病的關(guān)鍵基因，以闡明其抗病的分子機制，為大豆抗性基因的圖位克隆和利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)提高大豆的抗病性奠定基礎(chǔ)。同時采用分子標記輔助選擇（Marker assisted

3、 selection,MAS）的方法，驗證利用抗性相關(guān)的分子標記對SMV抗性基因聚合的可行性。主要研究結(jié)果如下：
　　 1.抗源篩選
　　 為抗SMV育種篩選優(yōu)異抗源，本研究對新育成的參加2004-2007年國家及江蘇、北京和山東等省市大豆區(qū)試的品種在接種我國大豆產(chǎn)區(qū)主要流行SMV株系SC3和SC7的條件下分別進行抗性評價，結(jié)果表明：在抗SMV鑒定的334個品種中，對SC3抗性較好（高抗和抗?。┑钠贩N數(shù)有148個，占參試

4、品種數(shù)的44.31％;對SC7抗性較好的有71個，占參試品種數(shù)的21.26%;同時對兩個株系抗性表現(xiàn)較好的有55個，占參試品種數(shù)的16.47%。這些抗性較好的品種既可用于大豆生產(chǎn)，也可作為抗源用于抗病品種選育和與抗性相關(guān)的研究。研究還顯示，來自于西北和黃淮海大豆產(chǎn)區(qū)的參試品種一般抗性較好。
　　 2.抗性遺傳爭抗性基因的等位性分析
　　 利用在我國長江流域和北方大亙產(chǎn)區(qū)廣分布的SMV株系SC8對部分抗病品種與感病品種的雜

5、交后代進行鑒定，發(fā)現(xiàn)F1均表現(xiàn)抗病，F(xiàn)2分離結(jié)果經(jīng)卡方測驗符合3抗：1感分離比例，F(xiàn)2：3家系符合1抗：2分離：1感的分離比例，結(jié)果表明：科豐1號、P196983、齊黃1號、大白麻、晉大74、汾豆56、中作229和NY58對SC8株系的抗性受1對顯性基因控制。齊黃22x南農(nóng)1138-2和其反交南農(nóng)1138-2x齊黃22的F1均表現(xiàn)抗病、F2表現(xiàn)為3抗：1感的分離比例，F(xiàn)2:3家系符合1抗：2分離：1感的分離比例，結(jié)果表明齊黃22對SC8

6、的抗性是由1對顯性基因控制，且抗性基因是由細胞核遺傳，無細胞質(zhì)效應?？箍菇M合的等位性測驗顯示抗病品種晉大74×汾豆56的F1表現(xiàn)抗病，F(xiàn)2和F2:3家系未發(fā)現(xiàn)感病株，表明晉大74與汾豆56攜帶對SC8株系的抗性基因是等位的或緊密連鎖的.研究還顯示齊黃1號與科豐1號、大白麻與汾豆56攜帶抗SC8的基因是不等位的，而且獨立遺傳。
　　 大白麻×南農(nóng)1138-2和南農(nóng)1138-2x大白麻的F1、F2和F2：3接種SC4株系的鑒定結(jié)果表

7、明，F(xiàn)1植株均表現(xiàn)抗??；經(jīng)卡方測驗，F(xiàn)2群體分離比例符合3抗：1感的比率；F2:3純合抗病家系、抗感分離家系和純合感病家系的比率符合1：2:1，表明大白麻對SC4的抗性是受細胞核遺傳的1對顯性基因控制，無細胞質(zhì)效應。研究結(jié)果還顯示：冀LD42、科豐1號、徐豆1號、晉大74、PI96983、齊黃22、躍進4號和汾豆56與感病品種雜交的F1均表現(xiàn)抗病，F(xiàn)2均符合3抗：1感分離比例，F(xiàn)2：3家系符合1抗：2分離：1感的分離比例，證明它們對SC

8、4株系的抗性均各有1對基因控制，且抗病表現(xiàn)為顯性?？箍菇M合的等位性測驗結(jié)果表明大白麻與汾豆56、科豐1號、齊黃1號、早熟18四個品種攜帶抗SC4的基因是不等位的，冀LD42與汾豆56是不等位的，晉大74與中作229是不等位的，而且獨立遺傳。
　　 3.抗性基因的精細定位
　　 以抗病品種科豐1號和感病品種南農(nóng)1138-2為親本構(gòu)建的F2群體（156個F2單株），重組自交家系群體（184個家系）和次級F2群體（181個單株

9、）為材料，利用SNP和基因組SSR標記將科豐1號對SC8株系的抗性基因RSC8精細定位在大豆的2號染色體上，RSC8兩側(cè)最近的基因組SSR標記（BARCSOYSSR_02_0610和BARCSOYSSR_02_0616）之間的遺傳距離為0.32 cM，在大豆基因組上的物理距離不足200 kb。
　　 利用1047株大白麻×南農(nóng)1138-2的F2作圖群體，采用分離群體分組分析法，將對SC4株系表現(xiàn)抗病的大豆品種大白麻攜帶的抗性基因

10、天刪定位在大豆的14號染色體上，連鎖最緊密的基因組SSR標記是BARCSOYSSR_14_1413和BARCSOYSSR_14_1416，與RSC4的遺傳距離分別為0.17 cM和0.27 cM，在大豆基因組上兩個標記之間的物理距離不到110kb。
　　 4.抗性候選基因的QRT-PCR分析
　　 利用生物信息學的方法和QRT-PCR技術(shù)在抗性基因候選區(qū)段內(nèi)搜索候選基因并進行分析：在RSC8抗性基因區(qū)段內(nèi)，14個預測基因

11、中有11個基因在SMV誘導后的表達量在抗感品種間存在程度差異，進一步分析發(fā)現(xiàn)8個抗病候選基因的表達量在抗感品種間的響應模式或時間上有很大的差異，推測這些基因可能參與了科豐1號對SC8株系的抗性反應。在RSC4抗性基因所在的區(qū)段，初選的11個候選基因在抗感親本間的QRT-PCR分析表明，9個基因在接種SC4株系后的表達量在不同時間點抗感品種間都有響應，深入比較發(fā)現(xiàn)7個候選基因在抗感品種間不同時間點的表達量有一定的差異，初步認為這些基因可能

12、參與了大白麻對SC4株系的抗性反應。通過上面的分析，推測候選基因Glyma02913310、13320、13400、13460、13470和Glyma14938510、38560、38580、39300可能是抗病關(guān)鍵基因。
　　 5.SMV抗性基因的聚合選擇
　　 針對SMV株系SC14、SC8和SC4，用齊黃1號（RSC14Q）、科豐1號（RSC8）和大白麻（RSC4）做抗性基因的供體，利用獲得的與各個抗性基因連鎖的9