论文部分内容阅读
大豆疫霉根腐病是由大豆疫霉Phytophthora sojae M.J.Kaufmann&J.W.Gerdemann引起的大豆毁灭性病害之一。大豆疫霉是一种土传卵菌,在大豆整个生育期都能发生侵染,引起幼苗枯死、根茎部腐烂、叶片黄化和萎蔫等症状。在全球范围内,每年由大豆疫霉根腐病造成的经济损失约1-2亿美元。种植含有抗病基因Rps的大豆品种是防治大豆疫霉根腐病最经济、有效和环保的方法。本研究对大豆抗疫霉根腐病品种齐茶豆1号的抗谱、抗性遗传以及抗病基因进行了较详细的研究。利用感病品种吉科豆2号与齐茶豆1号杂交衍生的分离群体精细定位了齐茶豆1号的抗疫霉根腐病基因RpsQ;利用RpsQ候选区域的参考基因组和抗感亲本的序列信息和生物信息学分析技术预测了RpsQ最佳候选基因并进行了序列分析;利用RT-PCR技术明确了该基因的表达特征;通过对与齐茶豆1号具有亲缘关系的大豆品种（系）的RpsQ最佳候选基因位点进行扩增和测序明确了该基因的单倍型多样性。本研究还发明了一种新的适用于大豆抗疫霉根腐病群体表型鉴定的简便、快捷、可靠的大豆离体叶柄接种技术。获得以下主要结果:1.接种36个大豆疫霉菌株的表型鉴定结果表明齐茶豆1号对大豆疫霉具有广谱的抗性,通过与已知鉴别寄主比较,齐茶豆1号具有一个特异的抗性反应型。齐茶豆1号衍生分离群体的抗性遗传分析表明齐茶豆1号对大豆疫霉根腐病的抗性是由一个显性单基因控制,命名为RpsQ。遗传连锁分析结果表明RpsQ位于3号染色体上标记BARCSOYSSR030165和InDel281之间的一个118 kb的区域内,并与三个分子标记Insert11、Insert144和SNP276共分离。根据大豆参考基因组数据库基因注释结果,在该区域内,只有编码丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶结构的蛋白的基因Glyma.03g27200为典型抗病基因,通过RT-PCR表达分析,结果表明该基因受P.sojae胁迫的诱导,确定该基因为RpsQ的最佳候选基因。2.基于抗感亲本间RpsQ最佳候选基因序列差异开发了一个RpsQ的候选基因InDel标记Insert144。为验证该标记的有效性,将该标记用于区分RpsQ与3号染色体上的其它已知Rps基因,结果显示鲁豆4号（Rps9）和齐茶豆1号（RpsQ）扩增出大小相同的片段,而其它的Rps基因均扩增出比RpsQ的PCR产物小144 bp的片段,表明除了Rps9之外,其它3号染色体上的Rps基因均缺少齐茶豆1号特有的144-bp的片段。基于齐茶豆1号（RpsQ）和鲁豆4号（Rps9）表型数据、两个Rps基因的物理位置、候选基因的序列分析和候选基因标记分析结果,我们推测RpsQ可能是Rps9或者是Rps9的等位基因。3.将吉科豆2号、齐茶豆1号以及与齐茶豆1号有亲缘关系的26个大豆品种（系）分别接种8个不同毒力的大豆疫霉菌株,获得28个品种（系）的抗性反应型,齐茶豆1号抗4个菌株且具有特异的反应型。通过对检测品种（系）的RpsQ候选基因位点进行克隆测序,发现RpsQ候选基因的gDNA序列存在丰富的变异,共有26个单倍型,齐茶豆1号单独代表一类单倍型。基于28个品种（系）的抗性反应型和gDNA序列差异,推测其它27个品种（系）不含有齐茶豆1号的抗疫霉根腐病基因RpsQ或者含有RpsQ的等位基因。4.本研究还通过人工离体接种开发了一种快速、有效、可靠的大豆抗疫霉根腐病的接种方法,即离体叶柄接种法。该方法的有效性通过大豆品种和分离群体进行验证。该方法是与下胚轴创伤接种法同时对13个大豆品种以及中黄47×岫94-11衍生的F2和F2:3群体接种不同的大豆疫霉菌株。结果表明13个大豆品种对3个大豆疫霉菌株的抗性反应在两种接种方法之间无显著差异;中黄47×岫94-11的F2和F2:3群体对大豆疫霉菌株PsMC1的抗性反应在两种接种方法间,相似性为95.20%,两个群体的抗感分离比均符合3:1,该结果表明岫94-11对大豆疫霉的抗性是由一个显性单基因控制。采用离体叶柄接种法对吉科豆2号×齐茶豆1号的F2群体进行抗性遗传分析表明齐茶豆1号的PRR抗性基因是一个单显性基因。大豆离体叶柄接种技术是一种有效可靠的方法,不仅能节省大豆种子并且对大豆植株无损害,适用于大豆的重复鉴定特别是种子量少的遗传群体,还可以同时对多个大豆疫霉菌株的抗性进行高通量鉴定,该技术是一种有效可靠的大豆疫霉根腐病的抗性评价方法。