中國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，嚴重影響大豆產量和品質。SMV存在株系分化，國內外學者已就SMV株系劃分、抗源篩選、抗性遺傳和抗性基因定位等進行了大量研究。但在SMV株系劃分體系的研究上，世界范圍內還沒有一套統(tǒng)一的SMV株系鑒別體系，目前，美國與韓國使用同一套SMV株系鑒別體系，日本則用另外一套。而我國的株系劃分體系則因地域廣闊，變異繁多而相對混亂，研究者各為其是，形成多個株系劃分

2、體系。這對各地區(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統(tǒng)一的SMV株系鑒別體系，以便于全國抗性材料的交流和抗性育種信息的交流。王修強等(2003)建立了一套我國統(tǒng)一的SMV株系鑒別體系。在該鑒別體系下，我國東北與黃淮地區(qū)已鑒定報道了SC1-SC17共十七個株系，而作為我國三大大豆主產區(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季節(jié)得以轉移繁殖進行病毒傳播，因此我國南方地區(qū)的SMV危害較東北、黃淮更為嚴重和突出。然而我國南方大豆產區(qū)SMV株系的組成、分布與流行情況至今未見報道，因此本研究主要目的是在王修強、楊雅麟、戰(zhàn)勇、郭東全、王延偉等對我國東北、黃淮地區(qū)SMV株系鑒定研究的基礎上，采用同一套鑒別寄主，通過對我國南方13個省市田間SMV病樣的大量采集、單斑分離純化、血清學鑒定、株系鑒別，明確南方地區(qū)S

4、MV株系的組成和分布，進而利用聚類軟件NTSYS-pc對我國目前發(fā)現的21個SMV株系進行聚類，聯系我國各大豆地理生態(tài)區(qū)，明確各生態(tài)區(qū)的主要流行株系類群以及我國SMV株系毒性從北到南的演化趨勢；以及配制雜交組合對該地區(qū)新發(fā)現株系進行抗性遺傳和抗病基因定位研究。主要結果如下：
　　 (1)我國南方大豆產區(qū)SMV株系的鑒定與分布：
　　 2004-2006年在我國南方大豆產區(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個省（市）117個縣的1500多塊大田廣泛采集SMV癥狀病樣1417份，經初步繁殖鑒定、單斑分離純化和血清學鑒定，得到201個SMV分離物。采用王修強-楊雅麟-戰(zhàn)勇(WYZ)等建立的選自國內外各鑒別寄主體系的10個大豆材料（南農1138-2，誘變30,8101，鐵豐25，Davis,Buffalo，早熟18，Kwanggyo，齊黃1號，科豐1號）作為一套全國統(tǒng)一的SMV株系鑒別體系。根據201個分離

6、物在10個鑒別寄主上的癥狀反應，將之歸為12個株系。其中8個與以往報道的其他地區(qū)株系相同，其余4個為南方地區(qū)新發(fā)現株系，按照王修強等(2003)的SMV株系命名體系，4個新株系被命名為SC18、SC19、SC20和SC21。檢出的12個株系中，SC15和SC18為南方大豆產區(qū)的優(yōu)勢、廣分布株系，分別占分離物總數的32.3％和26.4％，分布在9、10個?。ㄊ校?；此外，SC7、SC9、SC10分別可在7、6、9個省市檢測到，同樣為我國南方

7、地區(qū)廣泛分布的且毒性較強的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21個SMV株系的聚類及SMV株系毒性演化趨勢：
　　 在WYZ的SMV株系鑒別體系下，全國累計已鑒定出21個株系（SC1-SC21），在相似系數0.6時，21個株系可聚為5個類群。其中Ⅰ群包含9個弱毒株

8、系，Ⅱ群包含9個中毒株系，Ⅲ，Ⅳ，V群分別各含有1個強毒株系。進一步將全國SMV株系毒性的聚類結果與大豆地理生態(tài)分區(qū)聯系起來看，我國東北地區(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)均有弱毒株系和強毒株系交叉出現，但總體上我國東北地區(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）和強毒株系（類群Ⅲ、V）為主。因而我國SMV株系毒性有自北向南逐漸增強的演化趨勢。此外，強毒株系SC15在南方大豆產區(qū)的流行應當引起重視。
　　 (3)對廣分布株系SC18的抗性遺傳、基因定位研究結果：
　　 6個抗×感組合（科豐1號×南農1138-2，齊黃22×南農1138-2，中作00-683×南農1138-2，8101×濱豆95-20,8

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

11、基因獨立遺傳，下文科豐1號與齊黃22兩個群體對SC18株系抗性基因的定位結果進一步印證了上述結論。初步表明大豆對SC18株系的抗性為兩對顯性基因控制，且兩個基因獨立遺傳。將科豐1號中對SC18的抗性基因符號定為Rsc18A，推斷其基因型為Rsc18ARsc18Arsc18B rsc18B;齊黃22中的抗性基因符號定為Rsc18B，推斷其基因型為rsc18Arsc18A Rsc18B Rsc18B;南農1138-2基因型為rsc18A r

12、sc18A rsc18Brsc18B。
　　 根據科豐1號×南農1138-2的184個重組自交系對SC18的抗病性鑒定結果，結合王宇峰等（2008，未發(fā)表）新整合的該群體的分子標記圖譜，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標記間順序為Sat_351(12.3cM)-Rsc1aA-GNB095(2.8cM)。同時利用齊黃22×南農1138-2的220個單株的F2群

13、體，經分離群體分組分析法(BSA)發(fā)現，SSR標記Satt114,Soyhsp176和Satt334不僅在兩個親本之間表現良好的多態(tài)性，而且在抗感池之間同樣表現良好的多態(tài)性，因此，進一步利用這3個標記和齊黃22×南農1138-2的220個單株的F2群體檢測其與抗病基因Rsc18B的連鎖關系。結果顯示：SSR標記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Song等(2004)整合的分子標記公共圖譜，將其定位在F連鎖群上。
　　 (4)對SMV株系SC19、SC20和SC21的抗性遺傳、基因定位研究結果：
　　 分別對組合科豐1號×南農1138-2的親本、F1、184個重組自交系家系接種SC19、SC20和SC21，結果顯示：科豐1號對3個株系均表現抗病，南農1138-2則均表現感病，其F1接種SC19表現感病，接種SC20和SC21均表現抗病，說明科豐1號對S

15、C19的抗性為隱性基因控制，對SC20和SC21抗性為顯性基因控制。184個家系的抗性反應根據卡方測驗結果，對SC19株系表現為1抗：3感，初步表明科豐1號對SC19株系的抗性為兩對隱性基因控制，該遺傳結果有待利用更多的分離群體進一步驗證。而對株系SC20和SC21則均表現為1抗：1感分離比例，表明科豐1號對這兩個株系的抗性分別為一對顯性基因控制。將科豐1號中對SC20和SC21的抗性基因符號定為Rsc20和Rsc21。
　　

16、因本研究中科豐1號對SC19株系的抗病基因型未知，因此本研究利用科豐1號×南農1138-2重組自交系群體只對SC20和SC21兩個株系的抗性基因進行了定位研究。根據科豐1號×南農1138-2的184個重組自交系對SC20和SC21的抗病性鑒定結果，結合王宇峰等（2008，未發(fā)表）新整合的該群體的分子標記圖譜，利用Joinmap3.0和MapChart2.1初步將Rsc20和Rsc21定位在大豆連鎖圖譜D1b上。抗性基因兩側均有與其緊密連