我國抗大豆花葉病毒SC3相關(guān)QTL的分子標(biāo)記研究進(jìn)展

李揚(yáng)眉

（ 1.阜陽市菽夢農(nóng)業(yè)科技有限公司，安徽　阜陽　236000； 2.阜陽市民盼農(nóng)資銷售有限公司，安徽　阜陽　236000）

?

我國抗大豆花葉病毒SC3相關(guān)QTL的分子標(biāo)記研究進(jìn)展

李揚(yáng)眉1，2

（ 1.阜陽市菽夢農(nóng)業(yè)科技有限公司，安徽阜陽236000； 2.阜陽市民盼農(nóng)資銷售有限公司，安徽阜陽236000）

摘要：大豆花葉病毒株系SC3是黃淮海和長江流域大豆產(chǎn)區(qū)主要的一種流行株系，文中基于對傳統(tǒng)育種與分子育種相結(jié)合選育抗病品種的日臻完善，著重從近幾年抗性基因標(biāo)記定位和分子標(biāo)記發(fā)掘方面的研究進(jìn)行報(bào)道，為選育抗花葉病毒（SMV）病品種提供參考。

關(guān)鍵詞：大豆；花葉病毒??；分子育種

大豆花葉病毒（Soybean mosaic virus，SMV）病是大豆生產(chǎn)中主要的世界性病害之一，不僅引起直接產(chǎn)量損失，而且嚴(yán)重影響大豆的商品性。其分布范圍廣，危害性大，化學(xué)藥劑難以防治，并且污染環(huán)境，培育抗SMV大豆品種是一種經(jīng)濟(jì)、綠色、環(huán)保的有效手段。因此，選育優(yōu)異的抗SMV品種成為育種家的重要目標(biāo)。國內(nèi)外遺傳學(xué)家主要針對株系組成與分布、抗源種質(zhì)篩選、抗性遺傳分析、抗性基因標(biāo)記定位和分子標(biāo)記發(fā)掘、候選抗性基因的克隆和功能分析等方面進(jìn)行了廣泛、深入的研究和報(bào)道［1-3］。文中僅從黃淮海和長江流域大豆產(chǎn)區(qū)SMV主要的一種流行株系SC3出發(fā)，基于QTL技術(shù)對傳統(tǒng)育種與分子育種（分子標(biāo)記輔助選擇）相結(jié)合來選育抗病品種，著重從近幾年國內(nèi)部分抗性基因標(biāo)記定位和分子標(biāo)記發(fā)掘方面進(jìn)行報(bào)道，為選育抗SMV品種提供參考。

1　抗SMV基因的定位和遺傳分析及分子標(biāo)記的發(fā)掘

國內(nèi)外學(xué)者對SMV基因進(jìn)行的分子標(biāo)記及定位的研究，多是利用基于分子雜交的分子標(biāo)記（如：RFLP）和基于PCR技術(shù)的分子標(biāo)記（如：AFLP）以及以DNA序列分析為核心的分子標(biāo)記（如：SNP）等技術(shù)尋找與抗病基因緊密連鎖的分子標(biāo)記，從而進(jìn)行抗性鑒定發(fā)掘，同時(shí)進(jìn)行標(biāo)記輔助選擇育種。實(shí)際上，目前從事分子育種主要是分子標(biāo)記輔助選擇，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，大豆花葉病毒SMV3抗性的遺傳研究一直是大豆抗病育種研究的熱點(diǎn)之一，現(xiàn)對廣泛應(yīng)用的SSR技術(shù)進(jìn)行論述。

滕衛(wèi)麗等運(yùn)用簡單序列重復(fù)技術(shù)（SSR技術(shù)）對大豆品系中選95-5117（R）×HB1（S）的F5代重組自交系群體接種SMV 3號株系鑒定抗性，采用改良的分離群體組群分析法（BSA法）進(jìn)行抗病基因的QTL分子定位［4］。研究表明，中選95-5117對SMV 3號株系的抗性受一對基因控制。利用Mapmaker/ Exp3.0b軟件進(jìn)行掃描分析，該基因RSMV3位于大豆染色體組的F連鎖群上，并獲知2個(gè)SSR標(biāo)記Satt114和Satt362與SMV 3號株系抗病基因連鎖，遺傳距離分別為2.3和8.6 cM，其標(biāo)記與抗病基因間的排列順序和距離為Satt114-2.3 cM-RSMV 3-8.6 cM-Satt362。同年，欒曉燕等研究以哈91R3-301×黑農(nóng)41組合構(gòu)建了F2遺傳作圖群體［5］，其SSR標(biāo)記基因型基本符合1∶2∶1的比例，該群體沒有發(fā)生偏分離。通過F3株系的病情指數(shù)分布推測SMV3的F2代成株抗性似乎由多基因控制。通過F2∶3代株系對SMV3抗病性表型結(jié)果和SSR分子標(biāo)記的基因型進(jìn)行連鎖分析，推測Satt296是與SMV 3號株系抗性主基因連鎖的SSR分子標(biāo)記，該標(biāo)記通過Joinmap作圖軟件定位在D1b連鎖群上。

郭丹丹以南方春大豆中豆29和中豆32為親本構(gòu)建的RIL群體作材料接種SMV株系SC3進(jìn)行田間抗性鑒定［6］，結(jié)果表明，兩親本對SMV株系SC3的抗性表現(xiàn)存在顯著差異。RIL群體接種SC3株系后，在發(fā)病率、病級、潛育期和病情擴(kuò)展速度4個(gè)組分上存在明顯差異，說明大豆對SMV存在抗擴(kuò)展。利用數(shù)量性狀主基因+多基因混合遺傳模型對大豆抗SMV株系SC3進(jìn)行遺傳分析，結(jié)果表明，大豆對SMV株系SC3的抗性遺傳符合B_1_1模型，即抗性由2對主基因控制，主基因的效應(yīng)表現(xiàn)為加性上位性。在接種SC3株系條件下，以病情指數(shù)（DI）、病級（S）、病情擴(kuò)展速度（R）和發(fā)病率（I）為指標(biāo)進(jìn)行QTL的初步定位，從4個(gè)指標(biāo)定位的連鎖群和QTL數(shù)目來看，5個(gè)QTL（qDIF-1和qDIF-2、qSF-1和qSF-2、qRF）定位在F連鎖群上，1個(gè)QTL（qIC2）定位在C2連鎖群上。以病情指數(shù)（DI）或病級（S）為指標(biāo)在F連鎖群分別定位到2個(gè)主效QTL（qF-1和qF-2），其中qF-1位于Satt197-Satt554標(biāo)記區(qū)間，貢獻(xiàn)率為24.1%；qF-2位于Satt522-AW756935標(biāo)記區(qū)間，貢獻(xiàn)率為22.5%，在F連鎖群主效QTL區(qū)間通過加密了18對多態(tài)性標(biāo)記，都定位于BARCSOYSSR_13_1722-BARC?SOYSSR_13_1731標(biāo)記區(qū)間，其貢獻(xiàn)率為28.9%，為同一QTL命名為qF，為主效QTL。

楊永慶、Yang Y等以PI96983為母本，南農(nóng)1138-2為父本配制雜交組合［7-8］，PI96983和F1對SMV3株系表現(xiàn)抗病，南農(nóng)1138-2則表現(xiàn)感?。ɑㄈ~），表明PI96983對SMV株系SC3的抗性均為顯性。經(jīng)卡方測驗(yàn)F2群體針對SMV株系SC3抗感分離結(jié)果均符合3抗∶1感分離比例，F(xiàn)2∶3家系符合1抗∶2分離∶1感的分離比例。遺傳研究結(jié)果證實(shí)PI96983對SMV株系SC3的抗性是由1對顯性基因控制的，并將該基因命名為RSC3。通過采用F2群體255個(gè)單株，利用Joinmap 3.0進(jìn)行基因定位將基因RSC3定位在BARCSOYSSR_13_1114和BARCSOYS?SR_13_1136之間。與此同時(shí)，Zheng等利用Qi?huang 1×Nannong 1138-2構(gòu)建的作圖群體把對SMV株系SC3的抗性基因RSC3Q也定位在BARCSO YSSR_13_1114和BARCSOYSSR_13_1136之間［2］。因此，基因RSC3Q與楊永慶等定位的抗性基因RSC3有可能是對SMV3株系表現(xiàn)抗病的同一基因。

由此可見，由于對SMV株系命名株系紛繁復(fù)雜和抗源構(gòu)建的定位群體不同，針對SC3抗病基因是“一因一效”還是“一因多效”存在不同認(rèn)識，但是抗SMV株系SC3的抗病基因的定位集中在C2 （6）、D1b（2）和F（13）連鎖群上。

2　大豆對SMV抗性基因RSC3的分子標(biāo)記輔助選擇育種

針對SC3病毒株系，很多科研人員對我國大豆種質(zhì)抗源篩選進(jìn)行了廣泛的搜集和研究，如滕衛(wèi)麗等對來自12個(gè)省市自治區(qū)育種單位的103份大豆新品種（系）進(jìn)行了SMV3株系的抗性鑒定［9］，結(jié)果表明接種SMV3株系的抗病品種（系）53份，占51.5%；感病品種（系）50份，占48.5%。王大剛等對綜合農(nóng)藝性狀優(yōu)良的大豆種質(zhì)資源300份進(jìn)行抗SMV株系SC3的篩選鑒定［10］，表現(xiàn)高抗和抗病的品種有84份，占鑒定品種的28.0%，同時(shí)也對這些材料進(jìn)行抗感品種小區(qū)平均產(chǎn)量進(jìn)行分析，二者產(chǎn)量差異不顯著，由此推斷育成高產(chǎn)品種和抗SMV品種是有可能的。

近年來對大豆抗源篩選鑒定研究比較多，主要是通過人工接種或田間自然發(fā)病鑒定［3，11-12］，而利用分子生物技術(shù)對大豆進(jìn)行分子育種研究比較少，欒曉燕等推測Satt296是位于D1b連鎖群上的與大豆花葉病毒SMV 3號株系抗性主基因連鎖的分子標(biāo)記［5］，該分子標(biāo)記在其他的RIL群體中的驗(yàn)證得到了初步證實(shí)，推測抗性座位可能是控制SMV3的主基因之一，該標(biāo)記在抗SMV3的分子標(biāo)記輔助選擇育種過程中有望于應(yīng)用。滕衛(wèi)麗等對70份大豆種質(zhì)資源進(jìn)行了抗病性鑒定［13］，并利用抗性相關(guān)的SSR標(biāo)記驗(yàn)證抗病分子標(biāo)記輔助選擇育種，采用與抗SMV3相關(guān)的SSR標(biāo)記Satt114和Satt362進(jìn)行檢測，與抗病毒資源篩選的準(zhǔn)確率分別達(dá)82.4%和68.8%。韓英鵬等也用SSR標(biāo)記Satt114對30份大豆種質(zhì)進(jìn)行分子輔助鑒定［14］，不過所用病毒株系為東北N1株系，經(jīng)摩擦接種法表型驗(yàn)證10個(gè)種質(zhì)，有9個(gè)種質(zhì)表現(xiàn)為抗病，即分子輔助鑒定的準(zhǔn)確性為90%。另應(yīng)用這些分子標(biāo)記不僅可以提高對抗病材料選擇的便捷性和可靠性，并且說明了在分子水平上直接對目的性狀進(jìn)行有針對性的選擇的可能性，在分子設(shè)計(jì)育種方面增加了可行性。

3　討論

由單基因控制的質(zhì)量性狀分子標(biāo)記輔助選擇的選擇效果主要取決于分子標(biāo)記與目的基因間的連鎖距離，即標(biāo)記與目的基因的距離越近，同源重組的幾率越小，選擇的準(zhǔn)確性就越大。目前的大豆抗SMV育種主要利用SSR標(biāo)記共顯性等優(yōu)點(diǎn)，采用系譜跟蹤選育鑒定。

由于當(dāng)前大豆SMV病株系紛繁復(fù)雜，抗源也各不相同，與抗性相關(guān)基因緊密連鎖的標(biāo)記不多，各標(biāo)記之間的位置、遺傳距離因遺傳連鎖作圖群體不同，要想促進(jìn)大規(guī)模地利用分子標(biāo)記輔助育種，必須要對國內(nèi)株系，對大豆的抗性基因及其分子標(biāo)記進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)范，這樣才能準(zhǔn)確高效地進(jìn)行大豆分子標(biāo)記輔助育種。分子標(biāo)記的發(fā)掘和輔助選擇育種既是從分子生物學(xué)出發(fā)的基礎(chǔ)性研究，同時(shí)又是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)為基礎(chǔ)的應(yīng)用研究，具有較好的應(yīng)用前景，不僅減少了傳統(tǒng)育種的盲目性，而且減少了常規(guī)育種中的許多問題，提高了選擇效率。

［參考文獻(xiàn)］

［1］鄭翠明，常汝鎮(zhèn)，邱麗娟.大豆花葉病毒病研究進(jìn)展［J］.植物病理學(xué)報(bào)，2000，30（2）∶97-105.

［2］Zheng G，Yang Y，Ma Y，et al.Fine mapping and candidate gene analysis of resistance gene RSC3Qto soybean mosaic virus in Qihuang 1［J］.Journal of Integrative Agriculture，2014，13（12）∶2608-2615.

［3］侯文煥，楊永慶，林靜，等.不同來源大豆材料對SMV株系SC3 和SC7的抗性分析［J］.大豆科學(xué)，2015（5）∶861-866.

［4］滕衛(wèi)麗，李文濱，邱麗娟，等.大豆SMV 3號株系抗病基因的SSR標(biāo)記［J］.大豆科學(xué)，2006（3）∶244-249.

［5］欒曉燕，李宗飛，滿為群，等.與大豆SMV3號株系抗性相關(guān)的分子標(biāo)記的鑒定［J］.分子植物育種，2006（6）∶841-845.

［6］郭丹丹.大豆對SMV SC-3株系抗性QTL的分子定位及候選基因的功能預(yù)測［D］.北京∶中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院，2012.

［7］楊永慶.大豆花葉病毒重組型分離物的鑒定及抗大豆花葉病毒基因的定位及功能分析［D］.南京∶南京農(nóng)業(yè)大學(xué)，2012.

［8］Yang Y，Zheng G，Han L，et al.Genetic analysis and mapping of genes for resistance to multiple strains of soybean mosaic virus in a single resistant soybean accession PI 96983［J］.Theoretical and Applied Genetics，2013，126（7）∶1783-1791.

［9］滕衛(wèi)麗，盧雙勇，高陽，等.不同省份大豆新品種（系）對東北大豆強(qiáng)弱花葉病毒株系的抗性鑒定［J］.東北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2011，42（10）∶16-20.

［10］王大剛，胡國玉，黃志平，等.大豆種質(zhì)資源抗大豆花葉病毒的鑒定［J］.作物雜志，2013（2）∶32-36.

［11］陳文杰，梁江，鐘開珍，等.大豆抗花葉病毒材料初步篩選及評價(jià)［J］.大豆科學(xué)，2012（4）∶617-620.

［12］侯文煥，林靜，閆龍，等.黃淮海北部地區(qū)大豆育成品種（系）對黃淮海主要SMV流行株系的抗性評價(jià)［J］.植物遺傳資源學(xué)報(bào)，2014（4）∶888-893.

［13］滕衛(wèi)麗，李文濱，韓英鵬，等.大豆種質(zhì)對SMV抗性鑒定的SSR輔助選擇［J］.中國油料作物學(xué)報(bào)，2008（2）∶224-228.

［14］韓英鵬，趙雪，李修平，等.大豆種質(zhì)對花葉病毒病和疫霉根腐病抗病性的SSR標(biāo)記輔助鑒定［J］.大豆科學(xué)，2014，33（1）∶27-30.

第一作者：李揚(yáng)眉，女，本科，主要從事大豆栽培和分子育種，E-mail：jfwcz@163.com

中圖分類號：S188

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：1674-3547（2016）03-0021-04

收稿日期：2016-04-14

Research Progress on QTLs Relevant to Soybean Mosaic Virus Strain SC3

Li Yangmei
（1.Fuyang Shumeng Agricultural Technology Co.，Ltd.，F(xiàn)uyang 236000，Anhui，China；2.Fuyang Minpan Agricultural Materials Sales Co.，Ltd.，F(xiàn)uyang 236000，Anhui，China）

Abstract：Soybean mosaic virus strain SC3 is a prevalent strain in Huang-huai-hai and Yangtze river basin soybean production areas.The article is based on the improvement of integration in conventional breeding with molecular breeding for selecting disease resistant cultivars，and focuses on recent develop?ment in indentification of resistant genes and exploitation of molecular markers to provide reference for breeding varieties resistant to mosaic virus disease.

Key words：Soybean；Mosaic virus disease；Molecular breeding