大豆抗豆卷葉螟和篩豆龜蝽的鑒定、遺傳和QTL分析.pdf

1、隨著人們對(duì)無(wú)公害綠色食品和環(huán)境保護(hù)意識(shí)的日益增強(qiáng),抗蟲育種逐漸被人們所重視。我國(guó)南方大豆害蟲種類多,常造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。豆卷葉螟,篩豆龜蝽和斜紋夜蛾是我國(guó)南方大豆上的主要害蟲。目前已對(duì)大豆抗斜紋夜蛾進(jìn)行了較深入的研究,_繼續(xù)探討大豆對(duì)豆卷葉螟和篩豆龜蝽的抗性鑒定方法,篩選優(yōu)異抗源,研究其抗性遺傳機(jī)制,對(duì)開(kāi)展我國(guó)南方大豆抗蟲育種具有重要的理論與實(shí)踐意義。本文從資源鑒定、遺傳分析和QTL定位三個(gè)層次對(duì)大豆抗豆卷葉螟和篩豆龜蝽進(jìn)行了研究,所

2、獲結(jié)果包括如下： 1 大豆抗豆卷葉螟和篩豆龜蝽的資源鑒定 (1)豆卷葉螟抗性鑒定：1)治蟲和品種兩因子裂區(qū)試驗(yàn)表明豆卷葉螟危害可導(dǎo)致大豆品種平均減產(chǎn)26.27％,但受害處理的百粒重與對(duì)照無(wú)顯著差異,外觀品質(zhì)也無(wú)顯著差異；2)對(duì)蟲包數(shù)、卷葉率和籽粒產(chǎn)量三個(gè)抗性鑒定指標(biāo)進(jìn)行了比較,確定在田間自然危害條件下以卷葉率為最佳抗性指標(biāo)；3)2004-2006三年用卷葉率指標(biāo)評(píng)價(jià)了從國(guó)內(nèi)外大批資源中篩選出的58份抗、感食葉性害蟲的大豆

3、材料對(duì)豆卷葉螟的抗性穩(wěn)定性,并用網(wǎng)室人工接蟲試驗(yàn)驗(yàn)證了田間鑒定結(jié)果的可靠性,抗性鑒定結(jié)果表明,品種間、年份間、觀察日期間、品種×觀察日期和品種×年份都有極顯著的差異；4)篩選出監(jiān)利牛毛黃、吳江青豆3、沔陽(yáng)白毛豆、豐平黑豆和安陸小黃豆等高抗種質(zhì),臨沂糙綠豆、Morsoy、Bethol、Dare和皖82-178等高感種質(zhì),并建議把其分別作為高抗和高感標(biāo)準(zhǔn)品種；5)2006年全國(guó)抽樣的387份材料抗性結(jié)果表明,地方品種和育成品種中高抗材料都有

4、較高的頻率；品種抗性程度與品種來(lái)源地的地理緯度呈顯著負(fù)相關(guān)。株高高、開(kāi)花期晚、成熟期晚、茸毛斜立型或緊貼型的品種較抗蟲。 (2)篩豆龜蝽抗性鑒定：1)確定按莖稈黑霉程度結(jié)合葉片紫斑數(shù)進(jìn)行抗性分級(jí)；2)鑒定了從國(guó)內(nèi)外大批資源中篩選出的58份抗、感食葉性害蟲的大豆材料對(duì)篩豆龜蝽的抗性,發(fā)現(xiàn)品種間、觀察日期間和品種×觀察日期都有極顯著差異；3)篩選出PI227687、安陸小黃豆、花柒黃毛豆和沔陽(yáng)白毛豆等高抗種質(zhì),臨沂糙綠豆、大黑豆、M

5、orsoy、黃皮小青豆和皖82-178等高感種質(zhì),并建議把其分別作為高抗和高感標(biāo)準(zhǔn)品種。 (3)豆卷葉螟、篩豆龜蝽和斜紋夜蛾抗性的相關(guān)性分析及兼抗資源鑒定：1)發(fā)現(xiàn)大豆對(duì)豆卷葉螟的抗性和對(duì)篩豆龜蝽的抗性高度正相關(guān)(r=0.92),而與對(duì)斜紋夜蛾的抗性負(fù)相關(guān)(r=-0.46),特別表現(xiàn)在豆卷葉螟和篩豆龜蝽的多數(shù)高感、高抗品種與斜紋夜蛾的正好相反；2)結(jié)合前人的研究結(jié)果篩選出具有較高的田間綜合蟲種抗性又具有較高的對(duì)豆卷葉螟、篩豆龜蝽

6、和斜紋夜蛾單一蟲種抗性的大豆種質(zhì)PI227687、中豆14、日本、南農(nóng)89-30和吳江青豆3,但除PI227687外,其它種質(zhì)對(duì)三種害蟲不全是高抗；3)篩選出高抗豆卷葉螟和篩豆龜蝽但高感斜紋夜蛾的大豆種質(zhì)沔陽(yáng)白毛豆、豐平黑豆、監(jiān)利牛毛黃、樅陽(yáng)猴子毛、巨縣秋豆A和安陸小黃豆,同時(shí)篩選出高抗斜紋夜蛾但高感豆卷葉螟和篩豆龜蝽的大豆種質(zhì)Lamar、PI171451、PI229358、矮稈黃、黃皮小青豆和山東大豆。 2 大豆抗豆卷葉螟和篩

7、豆龜蝽的遺傳分析 (4)應(yīng)用三個(gè)抗感雜交組合[科豐1號(hào)×南農(nóng)1138-2(NJRIKY)、皖82-178×通山薄皮黃豆甲(NJRIWT)和蘇88-M21×新沂小黑豆(NJRISX)]衍生的重組自交系群體,在田間自然蟲源條件下,2004-2006年鑒定了大豆抗豆卷葉螟的植株反應(yīng)：1)驗(yàn)證了9月上旬卷葉率為鑒定大豆對(duì)豆卷葉螟抗性的最佳指標(biāo)；2)NJRIKY、NJRIWT和NJRISX三個(gè)群體抗性遺傳分離分析結(jié)果,一致表明大豆對(duì)豆卷葉

8、螟的抗性符合兩對(duì)主基因+多基因的混合遺傳模型,主基因遺傳率分別為51.0％、80.5％和56.3％,多基因遺傳率分別為39.1％、11.4％和29.1％。兩對(duì)主基因的作用方式表現(xiàn)組合間有差異。 (5)以NJRIKY和NJRIWT為材料,2004-2006三年在田間自然蟲源下鑒定了篩豆龜蝽抗性,發(fā)現(xiàn)NJRIKY和NJRIWT兩重組自交系群體對(duì)篩豆龜蝽的抗性分別由三對(duì)和兩對(duì)主基因控制。 3 大豆抗豆卷葉螟和篩豆龜蝽的QTL分

9、析 (6)Mapmaker/Exp(3.0)在分子標(biāo)記數(shù)量大時(shí)(多于500個(gè))往往出現(xiàn)所繪制連鎖圖譜圖距偏大的現(xiàn)象。本文從標(biāo)記分群和標(biāo)記排序兩個(gè)遺傳作圖環(huán)節(jié)分析原因并概括出以下兩個(gè)實(shí)施要點(diǎn)：1)標(biāo)記分群不應(yīng)強(qiáng)求同一LOD值,對(duì)特殊的連鎖群可試用不同LOD值；2)在標(biāo)記排序時(shí),一次order命令后用ripple命令反復(fù)梳理有時(shí)并不能獲得最佳排列順序,而應(yīng)多次使用order,每次order后用ripple反復(fù)梳理,經(jīng)反復(fù)比較才能得出

10、最佳的排列順序,必要時(shí)還須結(jié)合人工調(diào)整。 (7)豆卷葉螟抗性QTL定位發(fā)現(xiàn)：1)NJRIKY的抗性位點(diǎn)較多主要位于D1a、H、C2、D1b和O連鎖群上,NJRIWT抗性QTL主要位于H、D1b和O連鎖群上,NJRISX抗性QTL主要位于D1a連鎖群上；2)抗蟲QTL的抗性等位基因多數(shù)來(lái)自抗蟲親本南農(nóng)1138-2、通山薄皮黃豆甲和蘇88-M21;3)NJRIKY和NJRISX位于D1a連鎖群上的qRLP-d1a-1處于相同區(qū)間且都

11、是最主要的掘性QTL;4)NJRIKY和NJRIWT位于H連鎖群上的qRLP-h-2處于相同區(qū)間且都是最主要的抗性QTL,NJRIKY和NJRIWT位于D1b連鎖群上的qRLP-d1b-2也處于相同區(qū)間；5)大豆對(duì)豆卷葉螟抗性的QTL定位,在群體間、指標(biāo)間、年度間、日期間能相互驗(yàn)證,說(shuō)明QTL存在的真實(shí)性,QTL附近的標(biāo)記有望用于標(biāo)記輔助選擇育種。 (8)篩豆龜蝽抗性QTL定位發(fā)現(xiàn)：1)2004-2006三年NJRIKY群體均檢

12、測(cè)出的qRMC-d1a-1位于D1a連鎖群,貢獻(xiàn)率為7.6％-31.4％；2005和2006兩年均檢測(cè)出的qRMC-c2-1位于C2連鎖群,與環(huán)境有互作,效應(yīng)相對(duì)較小,抗性等位基因都來(lái)自南農(nóng)1138-2;2)NJRIWT群體連鎖群H上的qRMC-h-1在三年中都被檢測(cè)到,貢獻(xiàn)率為16.3％-36.2％,D1b連鎖群上的qRMC-d1b-2在2004和2005年被檢測(cè)到,效應(yīng)相對(duì)較小,抗性等位基因都來(lái)自通山薄皮黃豆甲；3)本研究中兩個(gè)群體

13、抗性位點(diǎn)基本上是不同的。 (9)豆卷葉螟抗性與篩豆龜蝽抗性QTL定位結(jié)果比較：篩豆龜蝽抗性檢測(cè)出的QTL較少,但檢測(cè)出的重要QTL與豆卷葉螟的重要QTL位于相近區(qū)間。NJRIKY群體中包括位于D1a連鎖群上相同區(qū)間A947V-Satt482的qRMC-d1a-1和qRLP-d1a-1,位于C2連鎖群上相同區(qū)間A748V-A397I的qRMC-c2-1和qRLP-c2-1;NJRIWT群體中包括位于H連鎖群上相同區(qū)間Satt181

14、-Satt434的qRMC-h-1和qRLP-h-2。 (10)茸毛著生性狀的基因定位及其與豆卷葉螟抗性位點(diǎn)的關(guān)系：1)利用重組自交系群體分別從關(guān)聯(lián)分析和QTL定位兩方面明確了大豆茸毛著生狀態(tài)與豆卷葉螟的抗性存在密切聯(lián)系,茸毛緊貼、茸毛斜立是抗性性狀,而茸毛直立是感蟲性狀；2)茸毛緊貼、茸毛斜立比茸毛直立能提高27％-46％的抗性；3)大豆茸毛著生狀態(tài)的基因在NJRIKY和NJRISX中都被定位在D1a上,且都處于qRLP-d1