大豆品種齊茶豆1號抗疫霉根腐病基因鑒定及候選基因分析.pdf

1、大豆疫霉根腐病是由大豆疫霉Phytophthora sojae M.J.Kaufmann& J.W.Gerdemann引起的大豆毀滅性病害之一。大豆疫霉是一種土傳卵菌，在大豆整個生育期都能發(fā)生侵染，引起幼苗枯死、根莖部腐爛、葉片黃化和萎蔫等癥狀。在全球范圍內(nèi)，每年由大豆疫霉根腐病造成的經(jīng)濟損失約1-2億美元。種植含有抗病基因Rps的大豆品種是防治大豆疫霉根腐病最經(jīng)濟、有效和環(huán)保的方法。
　　本研究對大豆抗疫霉根腐病品種齊茶豆1號的

2、抗譜、抗性遺傳以及抗病基因進行了較詳細的研究。利用感病品種吉科豆2號與齊茶豆1號雜交衍生的分離群體精細定位了齊茶豆1號的抗疫霉根腐病基因RpsQ;利用RpsQ候選區(qū)域的參考基因組和抗感親本的序列信息和生物信息學(xué)分析技術(shù)預(yù)測了RpsQ最佳候選基因并進行了序列分析;利用RT-PCR技術(shù)明確了該基因的表達特征;通過對與齊茶豆1號具有親緣關(guān)系的大豆品種（系）的RpsQ最佳候選基因位點進行擴增和測序明確了該基因的單倍型多樣性。本研究還發(fā)明了一種新

3、的適用于大豆抗疫霉根腐病群體表型鑒定的簡便、快捷、可靠的大豆離體葉柄接種技術(shù)。獲得以下主要結(jié)果:
　　1.接種36個大豆疫霉菌株的表型鑒定結(jié)果表明齊茶豆1號對大豆疫霉具有廣譜的抗性，通過與已知鑒別寄主比較，齊茶豆1號具有一個特異的抗性反應(yīng)型。齊茶豆1號衍生分離群體的抗性遺傳分析表明齊茶豆1號對大豆疫霉根腐病的抗性是由一個顯性單基因控制，命名為RpsQ。遺傳連鎖分析結(jié)果表明RpsQ位于3號染色體上標記BARCSOYSSR_03_01

4、65和InDel281之間的一個118kb的區(qū)域內(nèi)，并與三個分子標記Insert11、Insert144和SNP276共分離。根據(jù)大豆參考基因組數(shù)據(jù)庫基因注釋結(jié)果，在該區(qū)域內(nèi)，只有編碼絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶結(jié)構(gòu)的蛋白的基因Glyma.03g27200為典型抗病基因，通過RT-PCR表達分析，結(jié)果表明該基因受P.sojae脅迫的誘導(dǎo)，確定該基因為RpsQ的最佳候選基因。
　　2.基于抗感親本間RpsQ最佳候選基因序列差異開發(fā)了一個R

5、psQ的候選基因InDel標記Insert144。為驗證該標記的有效性，將該標記用于區(qū)分RpsQ與3號染色體上的其它已知Rps基因，結(jié)果顯示魯豆4號(Rps9)和齊茶豆1號（RpsQ）擴增出大小相同的片段，而其它的Rps基因均擴增出比RpsQ的PCR產(chǎn)物小144 bp的片段，表明除了Rps9之外，其它3號染色體上的Rps基因均缺少齊茶豆1號特有的144-bp的片段?；邶R茶豆1號（RpsQ）和魯豆4號（Rps9）表型數(shù)據(jù)、兩個Rps基因

6、的物理位置、候選基因的序列分析和候選基因標記分析結(jié)果，我們推測RpsQ可能是Rps9或者是Rps9的等位基因。
　　3.將吉科豆2號、齊茶豆1號以及與齊茶豆1號有親緣關(guān)系的26個大豆品種（系）分別接種8個不同毒力的大豆疫霉菌株，獲得28個品種（系）的抗性反應(yīng)型，齊茶豆1號抗4個菌株且具有特異的反應(yīng)型。通過對檢測品種（系）的RpsQ候選基因位點進行克隆測序，發(fā)現(xiàn)RpsQ候選基因的gDNA序列存在豐富的變異，共有26個單倍型，齊茶豆1

7、號單獨代表一類單倍型?；?8個品種（系）的抗性反應(yīng)型和gDNA序列差異，推測其它27個品種（系）不含有齊茶豆1號的抗疫霉根腐病基因RpsQ或者含有RpsQ的等位基因。
　　4.本研究還通過人工離體接種開發(fā)了一種快速、有效、可靠的大豆抗疫霉根腐病的接種方法，即離體葉柄接種法。該方法的有效性通過大豆品種和分離群體進行驗證。該方法是與下胚軸創(chuàng)傷接種法同時對13個大豆品種以及中黃47×岫94-11衍生的F2和F23群體接種不同的大豆疫霉

8、菌株。結(jié)果表明13個大豆品種對3個大豆疫霉菌株的抗性反應(yīng)在兩種接種方法之間無顯著差異;中黃47×岫94-11的F2和F23群體對大豆疫霉菌株P(guān)sMCl的抗性反應(yīng)在兩種接種方法間，相似性為95.20％，兩個群體的抗感分離比均符合3∶1，該結(jié)果表明岫94-11對大豆疫霉的抗性是由一個顯性單基因控制。采用離體葉柄接種法對吉科豆2號×齊茶豆1號的F2群體進行抗性遺傳分析表明齊茶豆1號的PRR抗性基因是一個單顯性基因。大豆離體葉柄接種技術(shù)是一種有