解決大豆疫霉根腐病的有效途徑
——轉(zhuǎn)基因育種*

陳佳欣

（哈爾濱師范大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院/黑龍江省分子細(xì)胞遺傳與遺傳育種重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，哈爾濱 150025）

大豆是世界上最具經(jīng)濟(jì)價(jià)值的糧食作物和油料作物，在世界范圍內(nèi)廣泛種植，其種子中含有豐富的蛋白質(zhì)、油脂、維生素以及多種礦物營(yíng)養(yǎng)元素，是人們生活中植物油和營(yíng)養(yǎng)植物蛋白的主要來(lái)源[1]。隨著人口的增長(zhǎng)，目前大豆的供給遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿(mǎn)足不了我國(guó)的市場(chǎng)需求，盡管加大種植面積能夠增加大豆的產(chǎn)量，但隨著各大豆生產(chǎn)區(qū)種植面積的逐漸增大，加之部分地區(qū)不能很好的輪作，使得大豆病害愈發(fā)嚴(yán)重。其中大豆根腐病就是一種常見(jiàn)的引起大豆根部腐爛的土傳性病害，嚴(yán)重影響大豆的產(chǎn)量和品質(zhì)。大豆根腐病的病原菌主要包括疫霉菌、尖孢鐮刀菌、禾谷鐮刀菌、茄腐鐮刀菌等[2]，其中由疫霉菌引起的根腐病最為嚴(yán)重。那么，大豆疫霉菌根腐病的主要癥狀有哪些呢？利用轉(zhuǎn)基因育種技術(shù)又是如何防治的呢？

1 大豆疫霉菌根腐病的病害癥狀

疫霉菌分布于世界各地，寄主范圍廣泛，能引起茄科、豆科等植物病害的發(fā)生[3]。由疫霉菌引起的大豆根腐病會(huì)造成大豆產(chǎn)量大幅度下降，嚴(yán)重影響大豆的品質(zhì)。據(jù)調(diào)查統(tǒng)計(jì)，疫霉菌導(dǎo)致的大豆根腐病嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致大豆減產(chǎn)30%～50%，同時(shí)還會(huì)使大豆的品質(zhì)嚴(yán)重下降[4]。大豆根腐病可發(fā)生于大豆生長(zhǎng)發(fā)育的各個(gè)時(shí)期，種子出土前感染此病會(huì)引起種子腐爛。苗期大豆的主根及貼近地面的莖基部位會(huì)變?yōu)樯詈稚兴畹牟“?，?yán)重時(shí)主根變褐、軟化甚至整體萎蔫枯死。成株期的大豆植株發(fā)病時(shí)，葉片自下而上擴(kuò)展變黃，隨后葉片逐漸萎蔫，莖基有黑褐色凹陷條狀病斑。輕者生長(zhǎng)緩慢，嚴(yán)重會(huì)致使側(cè)根脫落、植株矮化、失綠、病株結(jié)莢少、籽粒小、空莢、癟莢較多。發(fā)病重時(shí)整株枯萎死亡，但植株不倒伏。成株期發(fā)病植株的病莖節(jié)位也有病莢產(chǎn)生，其癥狀為豆莢基部初期出現(xiàn)水浸狀病斑，病斑逐漸變褐并從莢柄向上蔓延至莢尖，最后整個(gè)豆莢變枯，種子失水干癟，從而減產(chǎn)[5]。

2 利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)培育抗大豆疫霉根腐病品種

為了提高大豆的產(chǎn)量和品質(zhì)，人們通常采用選育抗病品種的方法對(duì)大豆疫霉根腐病進(jìn)行防治，但傳統(tǒng)的抗病育種手段工作量大、周期長(zhǎng)、效率低，不能滿(mǎn)足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需要。轉(zhuǎn)基因育種是一種將基因工程手段應(yīng)用于育種工作中的方法，具有育種周期短、目的性強(qiáng)、可以按照人們的意愿定向改造等優(yōu)勢(shì)。近年來(lái)，抗疫霉病轉(zhuǎn)基因育種取得了一定的進(jìn)展。例如，郭嘉等[6]采用農(nóng)桿菌介導(dǎo)法獲得了同時(shí)帶有chi和rip基因的雙價(jià)轉(zhuǎn)基因大豆植株，該植株對(duì)疫霉根腐病的抗病性顯著增強(qiáng)。張艷菊等[7]采用下胚軸傷口接種法對(duì)轉(zhuǎn)菜豆幾丁質(zhì)酶基因和大麥核糖體失活蛋白基因的雙價(jià)轉(zhuǎn)基因大豆5個(gè)株系進(jìn)行了大豆疫霉根腐病病情檢測(cè)，結(jié)果表明，有4個(gè)轉(zhuǎn)基因大豆株系對(duì)大豆疫霉根腐病的抗病性顯著高于非轉(zhuǎn)基因?qū)φ战M。陸妞等[8]研究發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)hrf2基因的大豆植株對(duì)疫霉菌的抗性顯著增強(qiáng)，在接種疫霉菌后，對(duì)照組大豆植株出現(xiàn)葉片枯萎、壞死甚至植物死亡，而轉(zhuǎn)hrf2基因的大豆植株發(fā)育正常，僅顯示出輕微的葉子褪綠。Fan等人[9]通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，大豆GmWRKY31過(guò)表達(dá)轉(zhuǎn)基因品系的活子葉在被疫霉游動(dòng)孢子孵育2天后仍然保持堅(jiān)硬狀態(tài)，但是當(dāng)GmWRKY31經(jīng)RNAi技術(shù)沉默后的大豆株系子葉變軟，散發(fā)惡臭，并出現(xiàn)明顯的浸水傷痕，這一結(jié)果表明GmWRKY31在大豆植株中的過(guò)表達(dá)提高了大豆對(duì)大豆疫霉病的抗性。冀采鳳等[10]對(duì)接種疫霉菌后第3天和第7天的轉(zhuǎn)JN27-119-21大豆株系和野生型大豆的抗病性進(jìn)行比較后發(fā)現(xiàn)，野生型大豆發(fā)病明顯，植株葉片逐漸退綠直至枯黃萎蔫，而轉(zhuǎn)基因大豆株系只表現(xiàn)出輕度發(fā)病且死亡率顯著降低。綜上所述，利用基因工程方法將多種抗病基因?qū)氪蠖古嘤目共∑贩N能夠顯著提高其對(duì)疫霉菌的抗性，并有效降低大豆疫霉根腐病的發(fā)病率。

3 展望

通過(guò)轉(zhuǎn)基因育種技術(shù)培育大豆抗性品種是預(yù)防大豆疫霉根腐病最經(jīng)濟(jì)有效的方法，同時(shí)，減少農(nóng)藥化肥的施用也有利于食品安全及環(huán)境保護(hù)。轉(zhuǎn)基因育種可以在現(xiàn)階段為防治大豆疫霉根腐病、降低農(nóng)業(yè)病害發(fā)生率、提高大豆產(chǎn)量提供一種切實(shí)有效的方案。該技術(shù)對(duì)新時(shí)代農(nóng)業(yè)發(fā)展具有較大開(kāi)發(fā)潛力，并有助于未來(lái)研發(fā)出更加高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗病性強(qiáng)的大豆新品種，為保障我國(guó)的糧食安全以及生態(tài)環(huán)境的安全提供更強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。