大豆抗胞囊线虫基因遗传机制及育种价值分析

【摘要】：大豆胞囊线虫(Heterodera glycines Ichinohe)在大豆生产上是一种世界范围的毁灭性病害。培育抗病品种是防治大豆胞囊线虫(SCN)危害最有效最为经济的方法。黄淮地区是我国大豆主产区之一,前人研究证实大豆胞囊线虫1号和4号生理小种是该地区的优势小种。因此,深入研究大豆胞囊线虫1号和4号生理小种抗性的遗传机制,在此基础上对抗源进行抗大豆胞囊线虫QTL定位和农艺性状定位,培育高抗高产的大豆品种,对于黄淮地区乃至全国的大豆生产具有重要意义。 大豆品种Essex为国际通用感病对照,感所有已经发现的生理小种。ZDD2315是来自我国山西的优异大豆抗源,兼抗大豆胞囊线虫1号和4号生理小种。用这两个亲本配置杂交组合,分析F2群体、F2:3家系、BC1F2和BC1F4家系四个世代的抗性遗传机制。结果表明:对1号生理小种的抗性受主效基因控制,未发现多基因效应。F2:3世代为2对主基因遗传模型,且2对主基因为等加性,主基因加性效应为0.271,主基因遗传率62.15%;BC1F2世代为3对主基因遗传模型,主基因加性效应分别为0.293、0.151和0.493,主基因遗传率为72.02%;BC1F4世代为3对主基因遗传模型,其中2对主基因为等加性,主基因加性效应分别为0.402和0.097,主基因遗传率为90.91%。对于4号生理小种,F2世代为2对主基因遗传模型,主基因加性效应分别为0.449和0.221,主基因遗传率65.03%;F2:3世代为2对主基因遗传模型,主基因加性效应分别为0.364和0.214,主基因遗传率57.81%;BC1F2世代为3对主基因+多基因遗传模型,且2对主基因为等加性,主基因加性效应分别为0.125和0.043,主基因遗传率为67.76%,多基因遗传率为24.48%;BC1F4世代为3对主基因遗传模型,其中2对主基因为等加性,主基因加性效应分别为0.331和0.205,主基因遗传率为95.91%。可见,主基因遗传率随世代的提高而增加,因此宜在高世代选择。 以Essex×兴县灰皮支F8代重组自交系为作图群体(208个家系),用201个SSR标记构建了一张包含25个连锁群的图谱,覆盖大豆基因组2226cM,连锁群上标记数3至16个不等,标记间平均距离为10.8 cM。基于2008年和2009年两个世代的表型数据,采用Win QTL Cartographer Version 2.5软件用复合区间作图法(CIM)总共检测到5个抗4号小种的QTL,1个单株粒数QTL,2个株高QTL,4个百粒重QTL,6个有效分枝QTL,7个开花期QTL。位于G连锁群上的两个QTL对4号小种具有抗性作用,分别与Sat_168和Sat_210共分离,表型贡献率分别是6.4%和6.0%;在N-1连锁群上,scnR4N-1位于Satt624和Sat_275之间,与2个标记的距离分别为6.9cM和2.2cM,可以解释8.2%的变异;在C2连锁群上,scnR4C2-1位于Satt658和Satt316之间,与Satt658相距21.6 cM,与Satt316相距2.6 cM,可以解释6.9%的变异;scnR4C2-2位于Satt316和Satt307之间,与2个标记的距离分别为3.9 cM和10.6cM,可以解释7.4%的变异。通过连续两个世代农艺性状QTL定位的比较表明:位于A1连锁群上的株高QTL,与Sat_384共分离,表型贡献率10.3%;位于C2连锁群上的两个有效分枝QTL,分别与Satt277和Satt489共分离,表型贡献率在14.6%以上;位于C2连锁群上的开花期QTL,在Satt277和Satt489之间,表型贡献率32.9%。 由于抗源ZDD2315农艺性状较差,其等位基因多数对产量性状不利,很难利用它培育出高产、抗病品种。本研究在ZDD2315中未检测到农艺性状与抗大豆胞囊线虫基因的连锁累赘,因此在育种上可以用高产推广品种作轮回亲本进行回交,在具有抗性QTL的连锁群上和控制农艺性状及产量性状的QTL的连锁群上选择多个标记同时对后代选择,可以提高选择的效率,加速育种进程。