黃淮海地區(qū)大豆主栽品種對(duì)8個(gè)大豆疫霉菌株的抗性評(píng)價(jià)

李曉那 孫 石 鐘 超 韓天富1,,*

?

黃淮海地區(qū)大豆主栽品種對(duì)8個(gè)大豆疫霉菌株的抗性評(píng)價(jià)

李曉那1,2,**孫 石2,**鐘 超2韓天富1,2,*

1東北農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院, 黑龍江哈爾濱 150030;2中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所/ 農(nóng)業(yè)部北京大豆生物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 北京 100081

隨著麥茬免耕栽培技術(shù)的推廣應(yīng)用, 黃淮海地區(qū)麥后夏播大豆生產(chǎn)中疫霉根腐病呈加重趨勢。了解該地區(qū)大豆主栽品種對(duì)疫霉根腐病的抗性和篩選抗病親本, 對(duì)培育新的高產(chǎn)廣適抗病品種具有重要意義。本研究利用8個(gè)具有不同毒力的大豆疫霉菌株, 采用下胚軸創(chuàng)傷接種法, 對(duì)20世紀(jì)50年代以來黃淮海地區(qū)審定、推廣的140個(gè)大豆主栽品種進(jìn)行接種鑒定。表明除6個(gè)品種對(duì)8個(gè)菌株均無抗性外, 其余134個(gè)品種分別抗1~8個(gè)大豆疫霉菌株, 占鑒定品種總數(shù)的95.7%, 其中抗6~8個(gè)以上菌株的品種有83個(gè), 占鑒定品種總數(shù)的59.3%。以14個(gè)鑒別寄主的抗病反應(yīng)型為參照, 發(fā)現(xiàn)134個(gè)品種對(duì)8個(gè)大豆疫霉菌株共產(chǎn)生65種反應(yīng)型, 其中19個(gè)品種產(chǎn)生的5種反應(yīng)型與已知單基因或2個(gè)單基因組合反應(yīng)型相同; 115個(gè)品種產(chǎn)生的60種反應(yīng)型與含有已知單基因或2個(gè)單基因組合的反應(yīng)型不同, 推測可能含有新的抗病基因或基因組合。根據(jù)研究結(jié)果合理選擇親本, 可培育出聚合多個(gè)抗性基因且綜合性狀優(yōu)良的大豆新品種。

大豆; 疫霉根腐病; 大豆疫霉; 抗性基因; 基因推導(dǎo)

近年來, 隨著農(nóng)村勞動(dòng)力的轉(zhuǎn)移和農(nóng)村土地流轉(zhuǎn)的加快, 黃淮海地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)機(jī)械化水平逐步提高, 少耕免耕、秸稈還田等耕作栽培措施在生產(chǎn)上大面積推廣應(yīng)用[1], 這雖能起到保土、保水、增加土壤有機(jī)質(zhì)的作用, 但也有利于病原菌的越冬、侵染和傳播, 易造成作物根部病害流行和蔓延[2-3]。據(jù)國家大豆產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系調(diào)查, 近年來黃淮海地區(qū)大豆根腐病加重發(fā)生, 其中, 危害最為嚴(yán)重的是大豆疫霉根腐病(Phytophthora root rot, PRR)[4]。該病是一種土傳性病害, 可以在大豆的任何生育期侵染植株并造成危害。培育和種植抗病品種是防治該病害最經(jīng)濟(jì)、有效和環(huán)境友好的方法[5]。大豆對(duì)疫霉根腐病的完全抗性由單顯性基因控制[6]。迄今, 國內(nèi)外已在大豆的9條染色體(第2、第3、第7、第10、第13、第16、第17、第18、第19染色體)上定位了30個(gè)抗疫霉根腐病基因, 其中11個(gè)是由我國研究人員鑒定的[5,7-23]。大豆與大豆疫霉菌的互作為典型的基因?qū)蜿P(guān)系[24], 疫霉菌常因毒性基因的快速變異而導(dǎo)致高度的遺傳分化, 特別是在抗病品種選擇壓力下, 新的毒力小種(毒力型)不斷出現(xiàn)導(dǎo)致抗病品種抗性喪失[25-26]。因此, 需要不斷培育和利用新的抗病品種。大面積種植品種(以下稱為“主栽品種”)由于產(chǎn)量高、綜合性狀好、適應(yīng)性強(qiáng), 常被育種家作為選育抗病品種的親本, 因此, 解析主栽品種對(duì)疫霉根腐病的抗性對(duì)培育新的抗病品種具有重要意義。本研究對(duì)黃淮海地區(qū)20世紀(jì)50年代以來審定、推廣的140個(gè)大豆主栽品種進(jìn)行鑒定, 比較不同年代和不同省份主栽品種對(duì)大豆疫霉的抗性表現(xiàn), 了解其抗性多樣性, 初步推導(dǎo)它們所蘊(yùn)含的抗病基因, 為黃淮海地區(qū)大豆抗病品種的選育和疫霉根腐病的防治提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

140份材料來自黃淮海地區(qū)7省市(表1), 為20世紀(jì)50年代以來在該地區(qū)種植面積較大的大豆品種。此外, 選用14個(gè)含有已知抗大豆疫霉根腐病基因(基因)的大豆品種(系)及感病對(duì)照品種Williams作為抗病基因的鑒別品種(表2)。

表1 不同年代黃淮海地區(qū)主栽大豆品種

(續(xù)表1)

品種Cultivar來源Source審定年份Year of release品種Cultivar來源Source審定年份Year of release 五河大豆Wuhedadou安徽Anhui1977汾豆60 Fendou 60山西Shanxi2007 文豐5號(hào)Wenfeng 5山東Shandong1982邯豆7號(hào)Handou 7河北 Hebei2007 文豐7號(hào)Wenfeng 7山東Shandong1982石豆1號(hào)Shidou 1河北 Hebei2007 躍進(jìn)5號(hào)Yuejin 5山東Shandong1982菏豆15 Hedou 15山東 Shandong2007 誘變30 Youbian 30北京Beijing1983冀豆18 Jidou 18河北Hebei2007 齊黃10 Qihuang 10山東Shandong1983石豆2號(hào)Shidou 2河北 Hebei2008 魯豆3號(hào)Ludou 3山東Shandong1983淮豆9號(hào)Huaidou 9江蘇 Jiangsu2008 魯豆4號(hào)Ludou 4山東Shandong1985冀豆20 Jidou 20河北 Hebei2008 豫豆2號(hào)Yudou 2河南Henan1985皖豆28 Wandou 28安徽 Anhui2008 魯豆5號(hào)Ludou 5山東Shandong1987山寧17 Shanning 17山東 Shandong2009 魯豆6號(hào)Ludou 6山東Shandong1987徐豆16 Xudou 16江蘇Jiangsu2009 豫豆8號(hào)Yudou 8河南Henan1988商豆6號(hào)Shangdou 6河南 Henan2009 中豆19 Zhongdou 19河南Henan1988石豆4號(hào)Shidou 4河北 Hebei2009 科豐6號(hào)Kefeng 6北京Beijing1989山寧16 Shanning 16山東Shandong2009 齊黃20 Qihuang 20山東Shandong1990商951099 Shang 951099河南Henan2009 菏84-5 He 84-5山東Shandong1990合豆4號(hào)Hedou 4安徽Anhui2009 皖豆12 Wandou 12安徽Anhui1991周豆19 Zhoudou 19河南Henan2010 冀豆7號(hào)Jidou 7河北Hebei1992菏豆19 Hedou 19山東Shandong2010 魯豆10 Ludou 10山東Shandong1993菏豆20 Hedou 20山東Shandong2010 晉豆19 Jindou 19山西Shanxi1994邯豆8號(hào)Handou 8河北Hebei2010 中品661 Zhongpin 661北京Beijing1994冀豆21 Jidou 21河北Hebei2010 魯豆11 Ludou 11山東Shandong1995皖豆29 Wandou 29安徽 Anhui2010 徐豆8號(hào)Xudou 8江蘇Jiangsu1996中黃39 Zhonghuang 39北京Beijing2010 魯豆12 Ludou 12山東Shandong1996汾豆79 Fendou 79山西Shanxi2011 豫豆22 Yudou 22河南Henan1997滄豆10 Cangdou 10河北Hebei2011 晉豆21 Jindou 21山西Shanxi1997石豆6號(hào)Shidou 6河北Hebei2011 豫豆25 Yudou 25河南Henan1998淮豆11 Huaidou 11江蘇Jiangsu2011 徐豆9號(hào)Xudou 9江蘇Jiangsu1998邯豆9號(hào)Handou 9河北Hebei2011 邯豆3號(hào)Handou 3河北Hebei1999邯豆10 Handou 10河北Hebei2011 化誘542 Huayou 542河北Hebei1999冀豆19 Jidou 19河北Hebei2011 晉豆23 Jindou 23山西Shanxi1999商豆14 Shangdou 14河南Henan2011 晉豆25 Jindou 25山西Shanxi2000中黃74 Zhonghuang 74北京Beijing2011 合豆1號(hào)Hedou 1安徽Anhui2000冀豆22 Jidou 22河北 Hebei2012 五星1號(hào)Wuxing 1河北Hebei2001鄭7051 Zheng 7051河南Henan2012 中黃13 Zhonghuang 13北京Beijing2001中黃66 Zhonghuang 66北京Beijing2012 科豐53 Kefeng 53北京Beijing2001齊黃34 Qihuang 34山東Shandong2012 鄭92116 Zheng 92116河南Henan2001齊黃35 Qihuang 35山東Shandong2012 冀豆12 Jidou 12河北Hebei2001皖宿2156 Wansu 2156安徽Anhui2013 菏豆12 Hedou 12山東Shandong2002皖豆33 Wandou 33安徽Anhui2013 鄭9007 Zheng 9007河南Henan2003中黃70 Zhonghuang 70北京Beijing2013 鄭交107 Zhengjiao 107河南Henan2003石豆7號(hào)Shidou 7河北Hebei2013 皖豆24 Wandou 24安徽Anhui2003石豆8號(hào)Shidou 8河北Hebei2014 周豆11 Zhoudou 11河南Henan2003徐豆20 Xudou 20江蘇Jiangsu2014 合豆2號(hào)Hedou 2安徽Anhui2003中黃75 Zhonghuang 75北京Beijing2014 徐豆12 Xudou 12江蘇Jiangsu2003中黃79 Zhonghuang 79北京Beijing2015 邯豆5號(hào)Handou 5河北Hebei2004皖豆35 Wandou 35安徽Anhui2015 晉豆28 Jindou 28山西Shanxi2004中黃76 Zhonghuang 76北京Beijing2016

1.2 供試菌株

8個(gè)具有不同毒力的大豆疫霉菌株分別為PsUSAR2 (毒力型: 1b、2、3c、5)、Ps41-1 (毒力型: 1a、1b、1d、2、3a、3b、3c、4、5、6、7、8)、PsMC1 (毒力型: 1b、1c、1d、1k、2、3a、3b、3c、4、5、7)、PsRace1 (毒力型: 1a)、PsRace3 (毒力型: 1a、1d)、PsRace4 (毒力型: 1a、1d、3b)、PsRace5 (毒力型: 1a、7)和PsJS2 (毒力型: 1a、1b、1c、1d、1k、2、3a、3b、3c、4、5、6、7、8)。疫霉菌株由單個(gè)孢子純化后保存在V8汁瓊脂培養(yǎng)基上, 接種鑒定前將菌株轉(zhuǎn)入含1.5%瓊脂的胡蘿卜(CA)培養(yǎng)基培養(yǎng)皿中, 在25℃黑暗條件下培養(yǎng)7~10 d, 接種到Williams幼苗以恢復(fù)毒力, 植株發(fā)病后再進(jìn)行病原菌分離和純化, 接種一套寄主矯正毒力, 保證接種的準(zhǔn)確性。

表2 含已知抗病基因的大豆品種(系)對(duì)8個(gè)大豆疫霉菌株的抗性反應(yīng)

R: 抗病; S: 感病。R: resistant; S: susceptible.

1.3 抗性鑒定

將140個(gè)供試大豆品種、14個(gè)鑒別寄主和感病品種Williams分別取15粒播種于以蛭石為基質(zhì)、直徑為10 cm的塑料花盆中, 出苗期溫度控制在(25~29)°C, 出苗后保留10株長勢一致的健康植株, 待第一對(duì)真葉(單葉)完全展開時(shí)(出土后7~10 d), 采用下胚軸創(chuàng)傷接種法接種[27]。用10 mL注射器上的針尖在大豆幼苗子葉下約0.5 cm處向下劃開1 cm長的傷口, 深度不能超過莖粗的1/3, 然后將混勻的菌絲體注于傷口處。接種后在(18~25)℃條件下保濕48 h, 然后轉(zhuǎn)入相同溫度的溫室繼續(xù)培養(yǎng)。接種5~6 d后參照朱振東等[28]的抗性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行病情調(diào)查。植株死亡≥70%視為感病(susceptible, S),<30%則為抗病(resistant, R), 在30%~70%之間為中間類型(intermediate, I)。試驗(yàn)過程中進(jìn)行3次重復(fù)鑒定。

1.4 抗病基因推導(dǎo)

將中間反應(yīng)類型歸為抗病反應(yīng)[29], 比較待鑒定品種與14個(gè)鑒別寄主對(duì)8個(gè)大豆疫霉菌株的反應(yīng)型。若待鑒定品種的反應(yīng)型與某個(gè)鑒別寄主的反應(yīng)型或某2個(gè)鑒別寄主組合的反應(yīng)型一致, 則說明產(chǎn)生這種反應(yīng)型的大豆品種很有可能含有和該鑒別寄主相同的抗病基因或2個(gè)鑒別寄主攜帶的抗病基因組合; 若待鑒定品種的反應(yīng)型完全不同于14個(gè)鑒別寄主所含抗病基因或基因組合的反應(yīng)型, 則這些品種可能攜帶未知的新基因或基因組合。

2 結(jié)果與分析

2.1 黃淮海地區(qū)不同年代大豆主栽品種對(duì)疫霉病的抗性表現(xiàn)

在黃淮海地區(qū)的140個(gè)大豆主栽品種中, 共有134個(gè)對(duì)1~8個(gè)菌株表現(xiàn)出抗性, 占鑒定總數(shù)的95.7%; 6個(gè)對(duì)8個(gè)菌株均無抗性。對(duì)不同菌株表現(xiàn)抗性的品種比例見圖1, 其中, 對(duì)PsRace5菌株表現(xiàn)抗性的比例最高, 為82.1%; 抗PsRace1菌株的品種最少, 為54.3%。對(duì)不同數(shù)目疫霉菌株表現(xiàn)抗性的抗病品種所占比例見圖2, 其中26個(gè)品種抗8個(gè)菌株, 占鑒定總數(shù)的18.6%; 22個(gè)品種抗7個(gè)菌株, 占15.7%; 35個(gè)品種抗6個(gè)菌株, 占25.0%。

黃淮海地區(qū)不同年代大豆主栽品種對(duì)疫霉菌不同菌株抗性的比例有一定變化。圖3顯示, 20世紀(jì)80年代以后審定的品種對(duì)PsMC1菌株的抗性比例相對(duì)較高; 20世紀(jì)80年代審定的主栽品種對(duì)PsRace1全部表現(xiàn)為抗病; 1980—2009年審定的主栽品種對(duì)PsJS2菌株抗病比例最高; 1970—1999年審定的主栽品種對(duì)PsRace3、PsRace4和PsRace5的抗性比例較高, 均達(dá)到80.0%以上。從主栽品種對(duì)疫霉菌抗性的變化趨勢可以看出, 盡管不同年代大豆主栽品種抗性比例有差別, 但每個(gè)年代均存在抗大豆疫霉根腐病的品種?？?個(gè)以上菌株的品種共83個(gè), 占鑒定品種總數(shù)的59.3%, 其在不同年代抗病品種中的分布比例如圖4?？梢钥闯? 20世紀(jì)70年代多抗品種比例相對(duì)較低, 隨后不斷增多, 在2000—2009年間多抗品種比例高, 2010年后則有所下降。

圖1 抗不同大豆疫霉菌株的品種數(shù)量分布比例

圖2 供試大豆品種抗大豆疫霉菌株數(shù)目的分布

2.2 黃淮海地區(qū)不同省份大豆主栽品種對(duì)疫霉病的抗性表現(xiàn)

在所鑒定的大豆品種中, 來源于山東的品種所含抗病反應(yīng)類型最豐富, 其次為來自河南、河北、北京、安徽、江蘇和山西的品種。供試33個(gè)山東大豆品種表現(xiàn)出24種不同的反應(yīng)型, 占總反應(yīng)型(66種)的36.4%; 30個(gè)河南大豆品種表現(xiàn)出20種不同的反應(yīng)型, 占30.3%; 25個(gè)河北大豆品種有18種不同的反應(yīng)型, 占27.3%; 14個(gè)北京大豆品種有12種不同的反應(yīng)型, 占18.2%; 16個(gè)安徽大豆品種有11種不同的反應(yīng)型, 占16.7%; 11個(gè)江蘇大豆品種有8種不同的反應(yīng)型, 占12.1%; 11個(gè)山西大豆品種有8種不同的反應(yīng)型, 占12.1% (圖5)。對(duì)不同抗病反應(yīng)型在各省(市)的分布情況比較后發(fā)現(xiàn), 反應(yīng)型為RRRRRRRR的大豆品種在山東、江蘇、河南、安徽、山西和河北均有存在, 但部分反應(yīng)型僅出現(xiàn)在某一個(gè)省份, 如RSRSSSSS反應(yīng)型僅存在于山東大豆品種中; RRRRRSSR反應(yīng)型僅存在于北京大豆品種中; SSRRSRSS反應(yīng)型僅存在于河南大豆品種中; SSRRSRRR反應(yīng)型僅存在于河北大豆品種中; RSRSRRRR反應(yīng)型僅存在于山西大豆品種中; SSRRRRRR反應(yīng)型僅存在于安徽大豆品種中; RRRRRSRR反應(yīng)型僅存在于江蘇的大豆品種中。由此可見, 黃淮海地區(qū)不同省(市)的大豆品種對(duì)疫霉菌的抗性水平存在明顯差異, 在大豆抗病育種中, 應(yīng)重視選用不同來源的親本。由于本研究中所利用的品種數(shù)量有限, 對(duì)各省(市)品種抗病反應(yīng)型的分析仍需要進(jìn)一步研究。

圖3 不同年代大豆主栽品種對(duì)8個(gè)疫霉菌株的抗性比例

圖4 抗6個(gè)以上菌株的品種在不同年代的分布比例

圖5 7省(市)抗大豆疫霉根腐病的大豆品種分布情況

2.3 黃淮海地區(qū)大豆主栽品種抗病基因型的推導(dǎo)

14個(gè)分別抗不同大豆疫霉菌株的大豆品種及對(duì)照感病品種Williams對(duì)8個(gè)菌株的反應(yīng)型見表2。在140個(gè)主栽品種中, 鄭120、邳縣軟條枝、徐豆12、中黃70、中黃79和邯豆5號(hào)對(duì)8個(gè)疫霉菌株的反應(yīng)型表現(xiàn)為SSSSSSSS, 與感病對(duì)照品種Williams ()的反應(yīng)型一致, 說明這些品種不含已知抗疫霉根腐病基因。有134個(gè)品種分別抗1~8個(gè)菌株, 共產(chǎn)生65種不同的反應(yīng)型, 其中有19個(gè)品種產(chǎn)生的5種反應(yīng)型符合已知單基因、2個(gè)單基因組合的反應(yīng)型, 115個(gè)品種產(chǎn)生的60種反應(yīng)型與含有已知單基因或2個(gè)單基因組合的反應(yīng)型不同, 說明這些品種可能含有新的抗病基因或基因組合, 其中大豆疫霉菌株P(guān)sJS2能夠擊敗所有已知抗病基因, 抗PsJS2的品種應(yīng)該含有新抗病基因。

從不同年代大豆主栽品種抗病基因型的推導(dǎo)結(jié)果可知, 20世紀(jì)50年代審定的14個(gè)品種共產(chǎn)生12種反應(yīng)型, 可能含有4個(gè)抗病基因、或; 1970—1979年審定的10個(gè)品種共產(chǎn)生10種反應(yīng)型, 可能含有4個(gè)抗病基因、、或; 20世紀(jì)80年代審定的13個(gè)大豆品種共產(chǎn)生9種反應(yīng)型, 可能含有6個(gè)抗病基因、、、、或; 20世紀(jì)90年代審定的17個(gè)品種共產(chǎn)生15種反應(yīng), 可能含有8個(gè)抗病基因、、、、、、或; 2000—2010年審定的55個(gè)品種共產(chǎn)生36種反應(yīng)型, 推斷可能含有6個(gè)抗病基因、、、、或; 2010—2016年審定的31個(gè)品種共產(chǎn)生17種反應(yīng)型, 推斷可能含有6個(gè)抗病基因、、、、或, 由此可知, 每個(gè)年代均有含抗病基因或的材料。從黃淮海地區(qū)7省(市)大豆品種所含抗病基因類型(表3)可知, 山東和河南大豆主栽品種含有已知抗病基因類型最多, 其次為江蘇、河北、山西和北京的品種。

表3 7省(市)大豆主栽品種所含已知抗性基因的數(shù)量和類型

3 討論

3.1 黃淮海地區(qū)大豆主栽品種對(duì)大豆疫霉根腐病抗性的多樣性

我國是大豆起源地, 擁有豐富的大豆種質(zhì)資源。國內(nèi)外研究學(xué)者已對(duì)我國大豆種質(zhì)進(jìn)行了疫霉根腐病抗性鑒定。孫石等[30]利用7個(gè)具有不同毒力公式的大豆疫霉菌株, 對(duì)黃淮海大豆主產(chǎn)區(qū)的96個(gè)大豆品種(系)進(jìn)行接種鑒定, 發(fā)現(xiàn)黃淮海地區(qū)大豆品種對(duì)大豆疫霉根腐病具有豐富的抗性多樣性; Lohnes等[31]用4個(gè)不同毒力型的生理小種接種726份大豆資源, 發(fā)現(xiàn)安徽、江蘇、山東等地大豆品種抗疫霉根腐病的比例較高; 朱振東等[32]利用10個(gè)具有不同毒力型的大豆疫霉菌株對(duì)120個(gè)栽培大豆品種(系)進(jìn)行抗性鑒定, 發(fā)現(xiàn)河南、安徽和山西等地大豆品種(系)抗性資源豐富。任海龍等[33]利用大豆疫霉菌株P(guān)m14接種鑒定江西、湖南和廣西273份野生大豆資源的抗病性, 發(fā)現(xiàn)54份抗病或中間類型的資源, 占供試材料的19.8%; 程艷波等[34]利用7個(gè)具有不同毒力型的疫霉菌株接種鑒定華南地區(qū)67個(gè)大豆品種(系)及其親本的抗病性, 發(fā)現(xiàn)抗疫霉菌株P(guān)GD1的比例最高, 占鑒定品種總數(shù)的9.0%; 申宏波等[35]利用大豆疫霉菌1號(hào)生理小種對(duì)黑龍江省346份大豆種質(zhì)資源進(jìn)行抗性鑒定顯示, 表現(xiàn)為抗病和中間類型的品種有27個(gè), 僅占供試材料總數(shù)的7.8%。本研究利用8個(gè)不同毒力型的疫霉菌株接種黃淮海地區(qū)自20世紀(jì)50年代以來審定的140個(gè)大豆主栽品種, 發(fā)現(xiàn)其中95.7%品種表現(xiàn)抗性, 結(jié)果再次證明黃淮海地區(qū)大豆品種對(duì)抗疫霉根腐病存在豐富的抗性多樣性。

3.2 抗病基因的推導(dǎo)

基因推導(dǎo)是分析寄主抗病基因的一種簡單、快速的方法。本研究通過與14個(gè)鑒別寄主品種對(duì)8個(gè)鑒別菌株的反應(yīng)型相比較, 發(fā)現(xiàn)供試品種在對(duì)疫霉根腐病的抗性方面表現(xiàn)出66種不同的反應(yīng)型, 其中有5種反應(yīng)型符合已知單基因、2個(gè)單基因組合的反應(yīng)型, 相關(guān)主栽品種可能含有8個(gè)抗疫霉根腐病基因、、、、、、和。在我國已定位和鑒定的11個(gè)抗病基因中就有5個(gè)是從黃淮海大豆主栽品種中發(fā)現(xiàn)的, 其中、、、和分別來源于豫豆25、魯豆4號(hào)、皖豆15、早熟18和誘變30[10-15,17]。本研究對(duì)豫豆25、魯豆4號(hào)和誘變30的抗病基因推導(dǎo)結(jié)果表明, 這3個(gè)品種可能含有新的抗病基因。基因推導(dǎo)方法雖然具有一定的局限性[36], 但是可利用此方法推導(dǎo)出品種可能含有的抗病基因, 然后進(jìn)一步應(yīng)用常規(guī)遺傳學(xué)的方法和分子生物學(xué)技術(shù)進(jìn)行基因鑒定和定位。事實(shí)也證明此種策略有效, 我國已定位和鑒定的11個(gè)大豆疫霉抗病基因都是采取這種策略獲得的。所以基因推導(dǎo)法在大豆抗病材料篩選和和抗病育種中仍有重要價(jià)值。

3.3 主栽品種在大豆抗病育種上的應(yīng)用

根據(jù)不同地區(qū)疫霉菌株基因型有針對(duì)性地選育和利用抗病品種是防控疫霉病害的有效措施。在本研究所用的8個(gè)疫霉菌株中, PsMC1和PsJS2是從黃淮海地區(qū)分離到的, 主栽品種對(duì)這2個(gè)菌株的抗性頻率分別為59.3%和57.1%, 而14個(gè)鑒別品種對(duì)PsJS2均感病。PsRace3是分離自東北地區(qū)的大豆疫霉菌株, 河南省地區(qū)大豆品種抗PsRace3的比例高達(dá)90.0%。唐慶華等[37]對(duì)來自全國8省(市)的115個(gè)大豆疫霉分離物進(jìn)行毒力測定發(fā)現(xiàn), 含有抗病基因、和的鑒別寄主可以抵抗90.0%以上大豆疫霉分離物的侵染, 因此, 提出在中國種植含有、和的大豆品種將會(huì)有效地降低疫霉根腐病的發(fā)生。在本研究中, 推導(dǎo)出8個(gè)品種可能含有或, 其中兗黃1號(hào)、鄭州135、文豐7號(hào)、豫豆8號(hào)、鄭9007五個(gè)品種同時(shí)抗6個(gè)大豆疫霉菌株, 而海陽爬蔓青、徐豆9號(hào)和邯豆8號(hào)3個(gè)品種同時(shí)抗7個(gè)疫霉菌株, 可以利用這些品種和產(chǎn)量高、綜合性狀好的主栽品種配制雜交組合, 也可以利用這些品種與含有其他抗性基因的品種雜交, 進(jìn)一步聚合多個(gè)抗性基因, 培育高產(chǎn)、多抗的大豆品種。

4 結(jié)論

在黃淮海地區(qū)不同年代審定的140個(gè)大豆主栽品種中, 6個(gè)品種對(duì)8個(gè)大豆疫霉菌株均無抗性, 134個(gè)品種分別抗1~8個(gè)大豆疫霉菌株。19個(gè)品種產(chǎn)生5種反應(yīng)型, 可能含有單基因或2個(gè)單基因組合, 其中8個(gè)品種可能含有抗病基因或, 這些品種在大豆抗疫霉根腐病育種中具有重大價(jià)值, 是培育多抗品種的基因資源。

致謝:中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所朱振東研究員提供大豆疫霉菌菌株, 并在試驗(yàn)和論文撰寫中提供指導(dǎo), 謹(jǐn)致謝意。

[1] 王幸, 吳存祥, 齊玉軍, 徐澤俊, 王宗標(biāo), 韓天富. 麥秸處理和播種方式對(duì)夏大豆農(nóng)藝性狀及土壤物理性狀的影響. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué), 2016, 49: 1453–1465 Wang X, Wu C X, Qi Y J, Xu Z J, Wang Z B, Han T F. Effects of straw management and sowing methods on soybean agronomic traits and soil physical properties., 2016, 49: 1453–1465 (in Chinese with English abstract)

[2] 羅永藩. 我國少耕與免耕技術(shù)推廣應(yīng)用情況與發(fā)展前景. 耕作與栽培, 1991, (2): 1–7 Luo Y F. The popularization and application of less tillage and no tillage technology in China., 1991, (2): 1–7 (in Chinese)

[3] 田慧, 譚周進(jìn), 屠乃美, 李建國, 肖啟明. 少免耕土壤生態(tài)學(xué)效應(yīng)研究進(jìn)展. 耕作與栽培, 2006, (5): 10–12 Tian H, Tan Z J, Tu N M, Li J G, Xiao Q M. Research progress on soil ecological effects of no tillage., 2006, (5): 10–12 (in Chinese)

[4] 朱振東, 王曉鳴, 戴法超. 大豆疫霉根腐病在我國的發(fā)生及防治對(duì)策. 植物保護(hù), 1999, 25(3): 47–49 Zhu Z D, Wang X M, Dai F C. Occurrence and control of phytophthora root rot of soybean in China., 1999, 25(3): 47–49 (in Chinese)

[5] Sun J T, Li L H, Zhao J M, Huang J, Yan Q, Xing H, Guo N. Genetic analysis and fine mapping of, a novel resistance gene toin soybean [(L.) Merr.]., 2014, 127: 913–919

[6] Sugimoto T, Kato M, Yoshida S, Matsumoto I, Kobayashi T, Kaga A, Hajika M, Yamamoto R, Watanabe K, Aino M, Matoh T, Walker D R, Biggs A R, Ishimoto M. Pathogenic diversity ofand breeding strategies to develop-resistant soybeans., 2012, 61: 511–522

[7] Weng C, Yu K, Anderson T R, Poysa V. Mapping genes conferring resistance to phytophthora root rot of soybean,and., 2001, 92: 442–446

[8] Burnham K D, Dorrance A E, Francis D M, Fioritto R J, Martin S K St., a new locus in soybean for resistance to., 2003, 43: 101–105

[9] Gordon S G, Martin S K St, Dorrance A E.maps to a resistance gene rich region on soybean molecular linkage group F., 2006, 46: 168–173

[10] Wu X L, Zhang B Q, Sun S, Zhao J M, Yang F, Guo N, Gai J Y, Xing H. Identification, genetic analysis and mapping of resistance toof Pm28 in soybean., 2011, 10: 1506–1511

[11] Zhang J Q, Xia C J, Duan C X, Sun S L, Wang X M, Wu X F, Zhu Z D. Identification and candidate gene analysis of a novelresistance genein a Chinese soybean cultivar., 2013, 8: e69799

[12] 朱振東, 霍云龍, 王曉鳴, 黃俊斌, 武小菲. 一個(gè)抗大豆疫霉根腐病新基因的分子鑒定. 作物學(xué)報(bào), 2007, 33: 154–157 Zhu Z D, Huo Y L, Wang X M, Huang J B, Wu X F. Molecular identification of a novelresistance gene in soybean., 2007, 33: 154–157 (in Chinese with English abstract)

[13] Sun S, Wu X L, Zhao J M, Wang Y C, Tang Q H, Yu D Y, Gai J Y, Xing H. Characterization and mapping of, a novel resistance gene to., 2011, 130: 139–143

[14] 范愛穎, 王曉鳴, 方小平, 武小菲, 朱振東. 大豆品種豫豆25抗疫霉根腐病基因的鑒定. 作物學(xué)報(bào), 2009, 35: 1844–1850 Fan A Y, Wang X M, Fang X P, Wu X F, Zhu Z D. Molecular identification ofresistance gene in soybean cultivar Yudou25., 2009, 35: 1844–1850 (in Chinese with English abstract)

[15] 姚海燕, 王曉鳴, 武小菲, 肖炎農(nóng), 朱振東. 大豆品種早熟18抗疫霉根腐病基因的SSR分子標(biāo)記. 植物遺傳資源學(xué)報(bào), 2010, 11: 213–217 Yao H Y, Wang X M, Wu X F, Xiao Y N, Zhu Z D. Molecular mapping ofresistance gene in soybean cultivar Zaoshu 18., 2010, 11: 213–217 (in Chinese with English abstract)

[16] 于安亮, 徐鵬飛, 王金生, 張淑珍, 吳俊江, 李文濱, 陳維元, 李寧輝, 范素杰, 王欣, 姜良宇. 大豆品種綏農(nóng)10抗疫霉根腐病遺傳分析及抗病基因的SSR標(biāo)記. 中國油料作物學(xué)報(bào), 2010, 32: 462–466 Yu A L, Xu P F, Wang J S, Zhang S Z, Wu J J, Li W B, Chen W Y, Li N H, Fan S J, Wang X, Jiang L Y. Genetic analysis and SSR mapping of gene resistance torace 1 in soybean cv Suinong 10., 2010, 32: 462–466 (in Chinese with English abstract)

[17] 武曉玲, 周斌, 孫石, 趙晉銘, 陳受宜, 蓋鈞鎰, 邢邯. 大豆對(duì)大豆疫霉菌株P(guān)m14抗性的遺傳分析及基因定位. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué), 2011, 44: 456–460 Wu X L, Zhou B, Sun S, Zhao J M, Chen S Y, Gai J Y, Xing H. Genetic analysis and mapping of resistance toofin soybean., 2011, 44: 456–460 (in Chinese with English abstract)

[18] Zhang J Q, Xia C J, Wang X M, Duan C X, Sun S L, Wu X F, Zhu Z D. Genetic characterization and fine mapping of the novelresistance gene in a Chinese soybean cultivar., 2013, 126: 1555–1561

[19] Lin F, Zhao M X, Ping J Q, Johnson A, Zhang B, Abney T S, Hughes T J, Ma J X. Molecular mapping of two genes conferring resistance toin a soybean landrace PI 567139B., 2013, 126: 2177–2185

[20] Ping J Q, Fitzgerald J C, Zhang C B, Lin F, Bai Y H, Wang D C, Aggarwal R, Rehman M, Crasta O, Ma J X. Identification and molecular mapping of, a novel gene conferring resistance toin soybean., 2016, 129: 445–451

[21] Sahoo D K, Abeysekara N S, Cianzio S R, Robertson A E, Bhattacharyya M K. A novelresistancegene mapped to a genomic region that contains severalgenes,, 2017, 12: e0169950

[22] Li Y P, Sun S L, Zhong C, Wang X M, Wu X F, Zhu Z D. Genetic mapping and development of co-segregating markers of, which provides resistance toin soybean., 2017, 130: 1223-1233

[23] Cheng Y B, Ma Q B, Ren H L, Xia Q J, Song E L, Tan Z Y, Li S X, Zhang G Y, Nian H. Fine mapping of a- resistance genein soybean (L.) by high- throughput genome-wide sequencing., 2017, 130: 1041–1051

[24] Schmitthenner A F. Problems and progress in control of Phytophthora root rot of soybean., 1985, 69: 362–368

[25] Yang B, Wang Q Q, Jing M F, Guo B D, Wu J W, Wang H N, Wang Y, Lin L, Wang Y, Ye W W, Dong S M, Wang Y C. Distinct regions of theessential effector Avh238 determine its function in cell death activation and plant immunity suppression., 2017, 214: 361–375

[26] Lee S, Mian M A R, Sneller C H, Wang H H, Dorrance A E, McHale L K. Joint linkage QTL analyses for partial resistance toin soybean using six nested inbred populations with heterogeneous conditions., 2014, 127: 429–444

[27] 朱振東, 王化波, 王曉鳴, 武小菲. 黑龍江省主要栽培大豆品種(系)對(duì)大豆疫霉根腐病的多抗性評(píng)價(jià). 植物遺傳資源學(xué)報(bào), 2004, 5: 22–25 Zhu Z D, Wang H B, Wang X M, Wu X F. Response of soybean cultivars or lines developed in Heilongjiang province to five strains of., 2004, 5: 22–25 (in Chinese with English abstract)

[28] 朱振東, 王曉鳴, 常汝鎮(zhèn), 馬淑梅, 武小菲, 田玉蘭. 黑龍江省大豆疫霉菌生理小種鑒定及大豆種質(zhì)的抗性評(píng)價(jià). 中國農(nóng)業(yè)科學(xué), 2000, 33: 62–67 Zhu Z D, Wang X M, Chang R Z, Ma S M, Wu X F, Tian Y L. Identification of race ofand reaction of soybean germplasm resources in Heilongjiang province., 2000, 33: 62–67 (in Chinese with English abstract)

[29] Kyle D E, Nickell C D, Nelson R L, Pedersen W L. Response of soybean accessions from provinces in southern China to., 1998, 82: 555–559

[30] 孫石, 趙晉銘, 武曉玲, 郭娜, 王源超, 蓋鈞鎰, 邢邯. 黃淮海地區(qū)大豆種質(zhì)對(duì)疫霉根腐病的抗性分析. 大豆科學(xué), 2008, 27: 465–470 Sun S, Zhao J M, Wu X L, Guo N, Wang Y C, Gai J Y, Xing H. Resistance of soybean gemplasm to phytophthora in Huanghuai Valley., 2008, 27: 465–470 (in Chinese with English abstract)

[31] Lohnes D G, Nickell C D, Schmitthenner A F. Origin of soybean alleles forresistance in China., 1996, 36: 1689–1692

[32] 朱振東, 霍云龍, 王曉鳴, 黃俊斌, 武小菲. 大豆疫霉根腐病抗源篩選. 植物遺傳資源學(xué)報(bào), 2006, 7: 24–30 Zhu Z D, Huo Y L, Wang X M, Huang J B, Wu X F. Screening for resistance sources to Phytophthora root rot in soybean., 2006, 7: 24–30 (in Chinese with English abstract)

[33] 任海龍, 宋恩亮, 馬啟彬, 楊存義, 王瑞鵬, 馬天翔, 唐玉娟, 年海. 南方三省(區(qū))抗大豆疫霉根腐病野生大豆資源的篩選. 大豆科學(xué), 2010, 29: 1012–1015 Ren H L, Song E L, Ma Q B, Yang C Y, Wang R P, Ma T X, Tang Y J, Nian H. Screening for resistance sources to Phytophthora root rot infrom three provinces of southern China., 2010, 29: 1012–1015 (in Chinese with English abstract)

[34] 程艷波, 馬啟彬, 牟英輝, 譚志遠(yuǎn), 吳鴻, 年海. 華南地區(qū)推廣應(yīng)用大豆品種對(duì)疫霉根腐病的抗性評(píng)價(jià). 華南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 2015, 36: 69–75 Cheng Y B, Ma Q B, Mu Y H, Tan Z Y, Wu H, Nian H. Resistance evaluation of soybean varieties to phytophthora root rot in South China., 2015, 36: 69–75 (in Chinese with English abstract)

[35] 申宏波, 丁俊杰, 于永梅, 姚文秋, 顧鑫, 楊曉賀, 鄭天琪, 趙海紅. 2009年黑龍江省大豆新品系抗疫霉根腐病鑒定與評(píng)價(jià). 大豆科學(xué), 2010, 29: 1087–1090 Shen H B, Ding J J, Yu Y M, Yao W Q, Gu X, Yang X H, Zheng T Q, Zhao H H. Identification and evaluation on soybean lines resistant to phytophthora root rot from Heilongjiang province in 2009., 2010, 29: 1087–1090 (in Chinese with English abstract)

[36] 徐鵬飛, 姜良宇, 李文濱, 張淑珍, 陳維元, 吳俊江, 李岑, 邱麗娟, 常汝鎮(zhèn), 王金生. 黑龍江省大豆品種對(duì)大豆疫霉根腐病抗性評(píng)價(jià)及抗性基因推導(dǎo). 中國油料作物學(xué)報(bào), 2011, 33: 521–526 Xu P F, Jiang L Y, Li W B, Zhang S Z, Chen W Y, Wu J J, Li C, Qiu L J, Chang R Z, Wang J S. Screening on soybean cultivars resistance toand genes postulation in Heilongjiang province., 2011, 33: 521–526 (in Chinese with English abstract)

[37] 唐慶華, 崔林開, 李德龍, 戴婷婷, 陰偉曉, 董莎萌, 邢邯, 鄭小波, 王源超. 黃淮地區(qū)大豆種質(zhì)資源對(duì)疫霉根腐病的抗病性評(píng)價(jià). 中國農(nóng)業(yè)科學(xué), 2010, 43: 2246–2252Tang Q H, Cui L K, Li D L, Dai T T, Yin W X, Dong S M, Xing H, Zheng X B, Wang Y C. Resistance evaluation of soybean germplasm from Huanghuai valley to Phytophthora root rot., 2010, 43: 2246–2252 (in Chinese with English abstract)

Resistance Evaluation to EightIsolates for Major Soybean Cultivars in Huang-Huai-Hai Rivers Valley

LI Xiao-Na1,2,**, SUN Shi2,**, ZHONG Chao2, and HAN Tian-Fu1,2,*

1College of Agriculture, Northeast Agricultural University, Harbin 150030, China;2Key Laboratory of Soybean Biology (Beijing) / Institute of Crop Science, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100081, China

With the application of wheat stubble no-tillage cultivation technology, the occurrence rate of phytophthora root rot of soybean is getting higher in the Huang-Huai-Hai Rivers Valley. Therefore, it is crucial to investigate the resistance of the widely-grown soybean cultivars to phytophthora root rot and to screen disease-resistant resources for soybean improvement. In the current study, a total of 140 soybean cultivars, widely-grown in Huang-Huai-Hai Rivers Valley since the 1950s, were investigated for their response to eight strains ofthrough the hypocotyl inoculation method. Except that six cultivars were susceptible to all strains, 134 cultivars (95.7%) were resistant to 1–8 strains, including 83 cultivars (59.3%) resistant to 6–8 strains. A total of 65 reaction types in response to the eight strains were identified from the 134 resistant cultivars by means of 14 reference genotypes. Five reaction types produced by 19 cultivars fit the reaction-type profile of a known resistance gene or the combination of two genes. The remaining 60 reaction types by 115 cultivars were different from all reaction types of a single resistance gene or the combinations of two genes, indicating that theses cultivars might carry novel resistance gene(s)/gene combination(s) against. These results provide a guide in parent selection for pyramiding resistance genes in soybean cultivars with good agronomic backgrounds.

Soybean; Phytophthora root rot;; Resistance gene; Gene postulation

10.3724/SP.J.1006.2017.01774

本研究由國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(31471521), 國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項(xiàng)(CARS-04), 國家公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)項(xiàng)目(201303018)和中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新工程資助。

This study was supported by the National Natural Science Foundation of China (31471521), the China Agriculture Research System (CARS-04), the Special Fund for Agro-Scientific Research in the Public Interest (201303018), and the Agricultural Science and Technology Innovation Program of the Chinese Academy of Agricultural Sciences.

韓天富, E-mail: hantianfu@caas.cn**同等貢獻(xiàn)(Contributed equally to this work)

李曉那, E-mail: 913714351@qq.com; 孫石, E-mail: sunshi@cass.cn

2017-04-12; Accepted(接受日期): 2017-07-23; Published online(網(wǎng)絡(luò)出版日期): 2017-08-10.

http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.1809.S.20170810.1616.012.html