大豆疫霉根腐病抗性的遗传分析及基因定位的初步研究

论文摘要

由大豆疫霉（Phytophthora sojae）引起的大豆疫霉根腐病（Phytophthora root rot,PRR）是一种毁灭性的大豆病害,在大豆主要生产国美国、巴西、阿根廷、中国等均有发生,对大豆生产造成很大的危害,培育和种植抗病品种是防治该病害最经济、安全、有效的途径。大豆对疫霉根腐病存在完全抗性和部分抗性,完全抗性是小种专化性抗性,通过限制大豆疫霉的侵染来实现的,是由Rps基因控制的,迄今已鉴定并定名了14个抗病基因,它们分布在4条大豆连锁群的8个位点上。然而,大豆疫霉变异迅速、复杂,自从1948年首次发现此病害以来,已鉴定六十多个生理小种和许多未定名的分离物,所有已知抗病基因均被“击败”。而大多数品种抗源单一,常使抗病品种在推广8～15年后就会“丧失”原有的抗性。因此,迫切需要拓宽新的抗病基因。迄今为止,各国的抗性品种选育主要集中在完全抗性品种的选育,但完全抗性品种在大面积推广种植后会因新的致病小种的流行而丧失抗性,并且单基因抗性品种的大面积推广容易对大豆疫霉产生选择压力从而产生新的生理小种。部分抗性（partial resistance）是另一类具有非小种专化性的数量抗性,能够减轻和减缓新生理小种产生的压力。黄淮地区是我国的大豆主产区之一。本研究旨在筛选出黄淮地区的优异抗源,发掘新的抗病基因,明确大豆疫霉根腐病抗性的遗传机制,对新的抗病基因进行分子作图,从而为抗病育种提供理论指导和物质基础,推动大豆抗疫霉根腐病育种的发展。1、抗性鉴定。利用7个具有不同毒力公式的大豆疫霉菌株,对黄淮夏大豆主产区的96个大豆品种（系）和一套含已知13个Rps基因的大豆鉴别寄主进行了接种鉴定,96个大豆品种（系）对7个大豆疫霉菌株共产生38种反应型,有4种反应型分别与单个抗病基因的反应型一致,有10种反应型与2个已知基因组合的反应型相同,有5种反应型与3个已知基因组合的反应型相同,其它反应型为新的类型。根据“基因对基因”学说,抗病基因的推导结果有7个品种可能含有Rps3a,有4个品种可能含有Rps3b,有1个品种可能含有Rps3c,有5个品种可能含有Rps7,有一些品种可能含有国际上尚未命名的新的抗病基因,这些抗源品种是我国大豆抗疫霉根腐病育种的有效抗源。2、根部接种法及部分抗性的抗源筛选。用根部接种法接种已知抗性水平的3个大豆品种对大豆疫霉根腐病的部分抗性,结果表明本方法所获鉴定结果稳定、可靠、效率较高,建议作为我国鉴定大豆种质资源对大豆疫霉根腐病部分抗性的基本方法。另外,用大豆疫霉菌株PNJ1接种鉴定38份黄淮地区大豆栽培品种和地方品种,其中高抗品种10个,占鉴定品种的26.3%。3、遗传分析。利用分别具有完全抗性和部分抗性的的品种配置4个杂交组合,在分别采用下胚轴伤口接种法和根部接种法接种大豆疫霉菌株PNJ1条件下,研究两类抗性的遗传模式。结果表明,大豆对疫霉根腐病完全抗性和部分抗性分属不同遗传体系,完全抗性由1对主基因控制,抗病对感病表现为显性;部分抗性由1对加性主基因+加性-显性多基因控制,F2代主基因和多基因遗传率分别为41.31%～74.84%和15.60%～50.34%,F2:3代主基因和多基因遗传率分别为54.21%～77.05%和13.52%～38.24%。两类抗性都有育种价值,并且在早世代选择是有效的。选育聚合有完全抗性和部分抗性的品种是使大豆获得疫霉根腐病高水平抗性和持久抗性的最佳途径。4、基因定位。大豆品种豫豆25和郑92116具有良好的抗大豆疫霉根腐病特性,经基因推导发现它们可能含有多个抗性基因组合或者含有新的抗病基因。用豫豆25与感病材料NG6255、郑92116与NH5分别杂交构建了两个F2:3群体,用大豆疫霉菌株对这两个群体进行抗性分析,通过SSR结合BSA的方法进行了分子作图,再结合系谱分析,结果显示豫豆25和郑92116的抗性是由同一个显性单基因控制,该基因可能为新的抗病基因,暂定名为RpsYu25,根据SSR标记的位置,该基因被定位在大豆连锁群N上。5、RGA分析。根据水稻抗白叶枯病Xa21基因的富含亮氨酸重复区域（LRR）和番茄抗细菌性斑点病的Pto基因编码蛋白激酶的DNA序列,设计2对引物用于扩增48个品种中的抗病基因同源序列,经聚丙烯酰胺凝胶电泳和聚类分析,结果表明供试品种间具有较丰富的RGA多态性,从48个大豆品种的抗病基因同源序列中,共扩增出53条谱带,各品种之间谱带较清晰且呈现明显的多态性,以相似系数0.746聚类,48个大豆品种可以分成7类。尽管RGA聚类和抗性表型聚类的类与类之间没有一一对应关系,但抗谱广的品种,能较好地聚在一类,如丰收黄、科丰36、即墨油豆等。因此,综合利用抗性表型和RGA分析可以为大豆疫霉根腐病抗病基因鉴定、品种的培育和布局提供一定的理论依据。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 本文所用主要缩略词
• 第一章 文献综述
• 1 大豆疫霉根腐病概述
• 1.1 大豆疫霉根腐病的危害与症状
• 1.2 大豆疫霉根腐病病原菌的研究
• 1.3 大豆疫霉根腐病的致病规律
• 1.4 大豆疫霉根腐病的防治
• 2 大豆对大豆疫霉根腐病的抗性研究
• 2.1 大豆疫霉根腐病抗性及其分类
• 2.2 大豆疫霉根腐病的抗性鉴定方法
• 2.3 抗源筛选
• 2.4 大豆疫霉根腐病抗性机制
• 2.5 抗性遗传分析
• 2.6 大豆疫霉根腐病抗性基因鉴定
• 3 大豆疫霉根腐病抗性分子生物学研究
• 3.1 植物 DNA分子标记技术
• 3.2 质量性状基因定位策略
• 3.3 大豆疫霉根腐病质量抗性基因定位与克隆
• 3.4 大豆疫霉根腐病数量抗性基因定位
• 3.5 分子标记辅助选择（MAS）
• 4 本研究目的和意义
• 第二章 大豆种质对7个大豆疫霉菌株的抗性鉴定
• 1 材料与方法
• 1.1 供试材料
• 1.2 鉴定方法
• 1.3 聚类分析
• 2 结果与分析
• 2.1 抗病基因的鉴定
• 2.2 抗病基因资源的分布
• 2.3 抗性聚类分析
• 3 讨论
• 第三章 大豆对疫霉根腐病部分抗性鉴定方法及抗源筛选
• 1 材料与方法
• 1.1 试验材料
• 1.2 试验方法
• 2 结果分析
• 2.1 已知抗性水平品种的接种鉴定
• 2.2 黄淮地区的部分品种的抗性鉴定
• 3 讨论
• 第四章 大豆对大豆疫霉根腐病抗性的遗传分析
• 1 材料与方法
• 1.1 试验材料
• 1.2 抗性鉴定
• 1.3 遗传分析方法
• 2 结果与分析
• 2.1 大豆对大豆疫霉根腐病完全抗性的遗传分析
• 2.2 大豆对大豆疫霉根腐病部分抗性的遗传分析
• 3 讨论
• 第五章 大豆疫霉根腐病抗性基因 RpsYu25的分子作图
• 1 材料与方法
• 1.1 供试材料
• 1.2 定位群体的构建
• 1.3 定位群体的抗性鉴定
• 1.4 DNA样品制备
• 1.5 SSR分析
• 1.6 抗感基因池的构建
• 1.7 SSR作图
• 2 结果与分析
• 2.1 抗性遗传分析
• 2.2 标记筛选
• 2.3 抗病基因定位
• 3 讨论
• 第六章 大豆品种抗病基因同源序列类似性分析
• 1 材料与方法
• 1.1 供试材料
• 1.2 DNA样品的制备
• 1.3 PCR扩增、电泳和银染
• 1.4 聚类分析
• 2 结果与分析
• 2.1 大豆抗病基因同源序列的多态性
• 2.2 利用RGA相似性对品种进行聚类
• 3 讨论
• 全文结论和创新
• 参考文献
• 附录
• 致谢