抗大豆胞囊線蟲(chóng)候選基因的發(fā)掘及CAPS標(biāo)記開(kāi)發(fā).pdf

1、大豆胞囊線蟲(chóng)病[Heterodera glycines Ichinohe，Soybean cyst nematode(SCN)]是危害世界大豆(Glycine max L.Merr)生產(chǎn)的主要病害。種植抗病品種是當(dāng)前防治大豆胞囊線蟲(chóng)病最經(jīng)濟(jì)有效的措施。在育種過(guò)程中，只有PI88788、Peking和PI437654等SCN抗源被廣泛利用，導(dǎo)致生產(chǎn)上應(yīng)用的抗病品種抗性單一、遺傳基礎(chǔ)嚴(yán)重狹窄。經(jīng)典遺傳學(xué)研究表明，SCN是由主效基因(rhg1

2、和Rhg4)和微效多基因控制的復(fù)雜數(shù)量性狀，聚合多個(gè)抗病基因或QTL可顯著提高大豆對(duì)SCN的抗性。我國(guó)是大豆起源地，擁有許多優(yōu)異的抗源，但其遺傳基礎(chǔ)尚不清楚，阻礙了優(yōu)異抗源在育種中的利用。本研究利用關(guān)聯(lián)分析和連鎖分析相結(jié)合的方法分析我國(guó)豐富的抗感資源，對(duì)SCN3號(hào)生理小種抗性進(jìn)行精細(xì)定位，發(fā)掘與抗性相關(guān)的優(yōu)異等位變異，開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)、可用于輔助選擇的分子標(biāo)記，闡明國(guó)內(nèi)外優(yōu)異抗源的遺傳背景，為培育抗病品種、拓寬大豆育成品種的遺傳基礎(chǔ)提供標(biāo)

3、記/基因和材料資源。
　　主要研究成果為:
　　(1)對(duì)以我國(guó)抗SCN應(yīng)用核心種質(zhì)為主的209份抗感資源和242份衍生自中品03-5373和中黃13雜交后代的重組自交系群體在田間和溫室進(jìn)行SCN3號(hào)生理小種(SCN3)抗性的多年重復(fù)鑒定，結(jié)果表明，209份抗感資源的FI變化范圍從0到251.34，呈現(xiàn)連續(xù)分布，132份種質(zhì)(63.2％)抗病(FI＜10)，其中大部分(87.9％)為地方品種。中品03-5373表現(xiàn)免疫，中黃1

4、3表現(xiàn)高感，RIL中抗性偏分離，28份表現(xiàn)抗病(FI＜10)，而189份表現(xiàn)感病(FI＞60)。
　　(2)利用39個(gè)SSR和14個(gè)SNP標(biāo)記對(duì)209份大豆抗感資源進(jìn)行的STRUCTURE和聚類分析表明，該群體內(nèi)存在明顯的群體結(jié)構(gòu)，分為與地理來(lái)源相關(guān)的2個(gè)亞群。結(jié)合585個(gè)SNP對(duì)209份抗感資源的基因型鑒定和SCN3抗性鑒定結(jié)果，利用混合線性模型(Mixed liner model，MLM)算法（Q+K模型）檢測(cè)到與SCN3抗性

5、顯著關(guān)聯(lián)的28個(gè)數(shù)量性狀核苷酸(Quantitative traitnucleotide，QTNs)(p＜0.001)，分別解釋4.8％到10.6％的抗性變異。其中27個(gè)為非同義突變位點(diǎn)，位于23個(gè)注釋基因內(nèi)。在Rhg4區(qū)間和rhg1-b在Gm11上的同源基因組區(qū)段內(nèi)檢測(cè)到成簇分布的QTNs。3個(gè)關(guān)聯(lián)信號(hào)最強(qiáng)的QTNs（Map-5428、Map-5149和Map-5147）分別位于已克隆的主效基因rhg1-b（Glyma18g02590

6、）及rhg1-b同源基因組區(qū)段的Glyma11g35820和Glyma11g35810基因。
　　(3)利用1062個(gè)分子標(biāo)記建立了RIL群體的遺傳連鎖圖譜，全長(zhǎng)為2990.7 cM，標(biāo)記間的平均遺傳距離為2.97 cM。標(biāo)記間大于20 cM的遺傳空隙為11個(gè)，共分離標(biāo)記為317個(gè)，每個(gè)位點(diǎn)共分離標(biāo)記數(shù)從2到42不等，平均為4.6個(gè)。利用完備區(qū)間作圖(Inclusive composite intervalmapping，ICIM

7、)方法連鎖定位到2個(gè)QTL，分別位于上述的rhg1-b位點(diǎn)及其11號(hào)染色體上的同源基因組區(qū)段，進(jìn)一步驗(yàn)證了關(guān)聯(lián)分析結(jié)果。前者解釋了25.5％的表型變異，后者為5.8％，其抗病等位變異皆來(lái)自中品03-5373，上位性互作效應(yīng)值為36.86％，高于rhg1-b位點(diǎn)的加性效應(yīng)值(28.97％)，說(shuō)明聚合兩個(gè)QTL可以增強(qiáng)SCN3抗性。
　　(4)針對(duì)上述發(fā)掘及已報(bào)道的與SCN3抗性相關(guān)的SNP位點(diǎn)開(kāi)發(fā)CAPS/dCAPS等簡(jiǎn)便、易操作的

8、分子標(biāo)記。其中根據(jù)Rhg4(GmSHMT)兩個(gè)SNP位點(diǎn)開(kāi)發(fā)CAPS標(biāo)記(Rhg4-389)和dCAPS標(biāo)記（Rhg4-1165），根據(jù)rhg1-b的QTN(Map-5428)開(kāi)發(fā)CAPS標(biāo)記(rhg1-2590)。利用開(kāi)發(fā)的3個(gè)標(biāo)記及常用于SCN標(biāo)記輔助選擇的SSR標(biāo)記Satt309對(duì)193份以大豆胞囊線蟲(chóng)應(yīng)用核心種質(zhì)為主的抗感資源進(jìn)行基因型鑒定。發(fā)現(xiàn)Rhg4-389-G、Rhg4-1165-T和rhg1-2590-G主要存在于抗病種