大豆花叶病毒病抗性基因发掘及分子育种研究进展及展望

大豆花叶病毒(Soybean Mosaic Virus, SMV)病作为一种全球性病害,严重制约着大豆的高产稳产和品质。通过发掘和利用优异SMV抗性基因资源,提高抗病品种选择效率,是控制SMV危害的有效途径。然而目前国内外对SMV特性、株系划分、抗性鉴定、遗传特性及抗性基因发掘等多见于研究性报道,对相关研究现状、热点问题及其进展缺乏系统的探讨分析和梳理。本文结合国内外大豆SMV最新研究进展,从SMV的特征、株系划分及危害、抗性基因的定位及其种质资源鉴定、分子标记辅助育种方面,对该领域研究现状、最新研究进展与动态以及存在的问题进行梳理和分析,并对支撑大豆分子标记辅助育种的种质资源基因型信息数据平台构建等热点问题进行系统阐述,以期为推动大豆分子育种进程及其创新体系建设提供信息支持和参考依据。     

大豆花叶病毒病抗性基因发掘及分子育种研究进展及展望

大豆花叶病毒(Soybean Mosaic Virus, SMV)病作为一种全球性病害,严重制约着大豆的高产稳产和品质。通过发掘和利用优异SMV抗性基因资源,提高抗病品种选择效率,是控制SMV危害的有效途径。然而目前国内外对SMV特性、株系划分、抗性鉴定、遗传特性及抗性基因发掘等多见于研究性报道,对相关研究现状、热点问题及其进展缺乏系统的探讨分析和梳理。本文结合国内外大豆SMV最新研究进展,从SMV的特征、株系划分及危害、抗性基因的定位及其种质资源鉴定、分子标记辅助育种方面,对该领域研究现状、最新研究进展与动态以及存在的问题进行梳理和分析,并对支撑大豆分子标记辅助育种的种质资源基因型信息数据平台构建等热点问题进行系统阐述,以期为推动大豆分子育种进程及其创新体系建设提供信息支持和参考依据。     

大豆对大豆花叶病毒病抗性的研究进展

大豆花叶病毒病是我国大豆生产上的最主要病害之一,在我国东北、黄淮及南方大豆产区普遍发生,严重降低大豆产量和品质。我国不同学者曾将江苏、东北、湖北及山东等地的SMV株系做过局部划分。为促进大豆抗病育种研究成果的交流和种质的交换,南京农业大学国家大豆改良中心从不同类型种质资源和国内外鉴别系统中筛选出10个鉴别能力强、反应稳定的鉴别寄主,将我国大豆产区25个省(市)的SMV划分为22个株系;通过不同病毒分离物的全基因组序列分析,发现大豆花叶病毒和菜豆普通花叶病毒基因组重组形成的SMV新类型;从种质资源中发掘出广谱抗源科丰1号和齐黄1号等优异抗源;发现其对15个株系的抗侵染作用分别由单显性基因控制;将15个抗侵染基因定位在大豆2、6、13和14号染色体上,完成Rsc3、Rsc4、Rsc6、Rsc7、Rsc8、Rsc13、Rsc14、Rsc15、Rsc17、Rsc18等抗性基因的精细定位,发现抗性基因成簇存在;证明抗病、系统坏死、系统花叶3类症状由一组复等位基因控制;发现大豆对SMV存在数量抗性(抗扩展),它由一对加性主基因+加性-显性多基因共同控制;利用分子标记辅助选择,聚合3个抗源品种、3条染色体上的多个抗性基因,创造了兼抗20个株系的新种质;利用基因干扰原理,完成了SMV基因HC-Pro和CP及隐性大豆抗病基因eIF4E的遗传转化,在阳性后代中获得一批优异抗性材料。     

我国抗大豆花叶病毒SC3相关QTL的分子标记研究进展

大豆花叶病毒株系SC3是黄淮海和长江流域大豆产区主要的一种流行株系,文中基于对传统育种与分子育种相结合选育抗病品种的日臻完善,着重从近几年抗性基因标记定位和分子标记发掘方面的研究进行报道,为选育抗花叶病毒(SMV)病品种提供参考。     

中国大豆花叶病抗源和抗性鉴别寄主的鉴定与评价

收集大豆抗大豆花叶病(SMV)抗源和鉴别寄主40份,通过接种Cho和Goodman划分的抗大豆花叶病毒株系SMV G1-G7,了解这些材料对该株系的抗性反应.同时比较了其中部分材料对中国学者划分的SMV Sc1-Sc17株系的抗性反应.结果感病材料无论对SMV G1-G7株系,还是SMV Sc1-Sc17株系均表现感病;但是,齐黄1、科丰1、早18和8101等对SMV G1-G7株系均表现抗病的材料,对SMV Sc1-Sc17株系却表现出部分抗病;而另外一些材料,如:诱变30、徐豆1、文丰5、铁6915、齐黄10和Harosoy等对SMV G1-G7株系的抗性反应却与北美的鉴别寄主相同.结果表明:无论是对 SMV G1-G7株系,还是对SMV Sc1-Sc17株系,抗病材料的抗性遗传基础是相似的;中国一些大豆花叶病毒株系的致病力强于国外的株系.因此,结合国外的SMV株系鉴定系统,创建一套统一的SMV株系鉴定系统是可行的.     

大豆花叶病毒的株系划分及株系间的交互保护作用

自1985年将大豆花叶病毒(SMV)分为三个株系群后,最近几年又收集了149个毒株继续研究,发现原为一个株系群的毒株间在某些重要大豆品种上的症状反应有很大差别,症状严重度可相差三个级别。因此,有必要将原来的一个株系群再分为两个株系。SMV毒株间的理化稳定性有一些差异,即使在一个株系内也不一样。 作者对SMV株系间的交互保护反应进行了多次试验,株系间不一定都有交互保护反应。     

大豆花叶病毒一强株系在抗性不同大豆品种上的症状及病毒浓度

用枯斑寄主菜豆品种Top Crop测定了大豆花叶病毒(SMV)一强株系在3个抗性基因不同的大豆品种内的病毒浓度。结果表明:SMV在感病品种合丰25(r_1r_2r_3),中抗品种铁丰18(R_1r_2r_3)内的病毒浓度相同(P>0.05),高抗品种诱变30(R_1R_2r_3)内的病毒浓度显著低于感病品种合丰25(P<0.05)。中抗品种铁丰18与高抗品种诱变30内的病毒浓度无差异(P>0.05)。症状调查结果表明:SMV侵染大豆不同品种产生的症状,与大豆体内的病毒浓度无关。试验结果揭示:大豆花叶病毒与大豆品种的相互作用中,症状反应是SMV株系与大豆品种的特异组合,大豆品种对某一小种抗性并不一定代表其田间抗性。     

大豆花叶病毒侵染性克隆研究进展

大豆花叶病毒(soybean mosaic virus,SMV)是一种株系复杂且不断变化、并对大豆的产量和质量造成恶劣影响的病毒,其严重的致病性受到学者的普遍关注。大豆花叶病毒侵染性克隆技术是研究其致病机理的行之有效的手段。该技术通过病毒侵染获得侵染性cDNA克隆,进一步分析引起症状的相应基因在植株生长过程中的作用机制,由此为SMV相关领域的研究奠定理论基础。本文就大豆花叶病毒侵染性克隆的构建策略和影响因素,以及其应用状况作一综述,以期为大豆花叶病毒的防治提供新的借鉴和思路。     

大豆花叶病毒及抗性遗传的研究进展

大豆花叶病毒病是大豆主要病害之一,国内外还没有统一的SMV株系划分体系,各地分别采用一套不同的鉴别品种对当地SMV进行株系划分。美国已鉴定并命名了对SMV4个不同位点的抗性基因Rsv1-Rsv4,多数研究认为,大豆对SMV不同株系的抗侵染分别由1对显性基因控制。据报道,分别对6个株系的抗性基因Ra、Rsc7、Rsc8、Rsc9、Rn1、Rn3相互连锁,位于N8-（D1b＋W）连锁群上;大豆对SMV的抗病、坏死以及花叶三类症状由一组复等位基因控制;大豆不仅存在时SMV的抗侵染,而且存在抗扩展,抗扩展由一对加性主基因和加性-显性多基因共同控制;国内利用杂交或回交方法,培育出齐黄22、汾豆60等一批抗病品种。     

中国大豆品种对大豆花叶病毒（SMV）病抗病性鉴定结果

本试验是在日本国农林水产省东北农业试验场作物开发部大豆育种研究室进行的。试验在网室内采用人工接种鉴定的方法,用日本的大豆花叶病毒(SMV)病五个生理株系(SMV—A.—B.—C.—D.—E)对我国125份大豆品种进行鉴定。 鉴定结果认为,对SMV—A株系具有抗病性的品种占26％;对SMV—B株系具有抗病性的品种占6％;对SMV—C株系具有抗病性的品种占16％;对SMV—D株系具有抗病性的品种占15％;对SMV—E株系具有抗病性的品种占8％。在供试品种中对SNV五个株系表现全抗的品种只有铁丰18,抗两个以上株系的品种有27个,占供试品种的22％。     

新育成大豆品种对SMV和SCN的抗性评价

在接种我国大豆产区主要流行SMV株系SC-3及SC-7和SCN 1号生理小种的条件下,对新育成的参加2004～2007年围家及江苏、北京、山东等省市大豆区试的品种分别进行了抗性评价.结果表明:在抗SMV鉴定的334个品种中,对SC-3抗性较好(高抗和抗病)的品种数有148个,占参试品种数的44.31%;对SC-7抗性较好的有71个,占参试品种数的21.26%.同时对2个株系抗性表现较好的有55个,占参试品种数的16.47%.这些抗性较好的品种既町用于大豆生产,也可作为抗源用于抗病品种选育和与抗性相关的研究.研究还显示,来自于西北和黄淮海大豆产区的参试品种一般抗性较好.抗SCN鉴定的193个大豆品种中,未发现高抗品种,中抗品种有25个,占12.92%.汾9877.10、邯601、蒙9793-1、沧豆九号等7个品种兼抗sMV和scN 2种病害.     

大豆花叶病毒病的抗性研究进展

近几年来大豆对大豆花叶病毒病的抗性研究侧重于三个方面:1.筛选抗性基因并应用于抗性遗传与育种研究;2.研究不同抗源的抗性基因的遗传模式及其关系;3.通过SMV的外壳蛋白基因序列分析来鉴定株系及病毒蛋白酶的作用。     

大豆花叶病毒诱导的野生大豆抑制差减文库构建及初步分析

以野生大豆Bian0526为试验材料,通过抑制性差减杂交技术(SSH)构建了大豆花叶病毒(SMV)诱导的cDNA 差减文库.在文库中共筛选到15343个阳性克隆,PCR鉴定插入片段大部分集中在500～800 bp之间.利用BLAST 在GenBank文库中进行序列相似性比对,获得有功能的EST 200个.对有功能注释的...     

不同抗性大豆品种感染SMV后过氧化物酶、多酚氧化酶、超氧化物歧化酶的变化分析

本文采用两个高抗SMV3号株系种质哈91R3-184、哈91R3-301，两个感病品种合丰25、黑农16于真叶期分别接种SMV3号株系，在R1、R3、R5期分别测定过氧化物酶（POD），多酚氧化酶（PPO）、超氧化物歧化酶（SOD）同工酶活性，结果表明：1、抗感病品种未接种健株POD、PPO酶谱构型没有差异，只是活性高低有别，说明抗性与POD、PPO活性有关。2、接种SMV后感病品种POD、SOD酶活性明显高于未接种健株和抗病品种，其POD、PPO部分酶带加宽色深，部分酶带缺失，3、各生育阶段抗感品种PPO、POD、SOD酶活性动态的变化，可作为抗感病品种的生化鉴定指标。     

抗花叶病大豆品种的抗病力和病毒毒株致病力变化的研究

对８个抗病毒病大豆品种的抗病力和３个大豆花叶病毒毒株致病力的变化进行了研究。结果表明：大豆品种的抗病性因连年种植逐渐退化，不同品种退化程度不一致。山东７９１９和辽用—５０１７退化较慢。３个大豆花叶病毒毒株致病力变化也不一致，弱毒株（４—２）变化小．强毒株（５—１）变化大，但多呈增强趋势。活体保存的毒株致病力均增强，引起的产量损失较大。     

大豆对SMV SC-3株系的抗性遗传和QTL分析

为研究大豆对SMV抗扩展的遗传机制,以中豆29×中豆32构建的重组自交系群体(RIL)为材料,人工接种SC-3株系。以病情指数为抗性指标,应用主基因+多基因混合遗传模型进行遗传分析,利用复合区间作图法进行QTL定位。结果表明:该RIL群体对SC-3株系的抗性遗传符合B-2-3遗传模型,即抗性由2对等加性主基因控制,加性效应为-9.78,主基因遗传率为97.65%。在3个染色体上检测到3个抗性相关QTL,表型贡献率为10.80%～13.41%。     

2002-2004年国家大豆区试品种对大豆花叶病毒抗性的评价

在接种东北大豆产区SMV主要株系N1、N3和黄淮与南方大豆产区SMV株系Sa、SC3条件下,对最新育成的参加2002-2004年国家大豆区试的134个大豆品种进行了抗性评价,结果表明:接种4个株系后,分别有13个品种(东农L13、汾豆56、汾豆60、汾豆61、晋大74、K丰52-1、航天2号、辽03-20、辽95025-5-4、中作2-29、中豆32、科9208、油春32)和5个品种(铁95025-5-5、铁94037-6、汾豆69、冀99、冀鉴27)分别对4个株系和3个株系表现抗侵染,中黄4、中作016、吉林2001-14等25个品种对1-2个株系表现抗侵染;5个品种(公交03-1212、冀鉴37、秦豆9、淮02-02、滑豆20)对4个株系表现抗扩展.以上品种除可用于生产外,还可作为抗SMV育种的抗源.该批参试品种中,黄淮地区品种的平均病情指数最轻,其次是东北地区品种,然后长江流域,华南地区品种的病情最重.从不同类型品种的病情分析,按黄淮夏大豆、北方春大豆、南方夏大豆、南方春大豆、菜用大豆、热带多熟制大豆的顺序逐步加重.在田间条件下,免疫品种数量不多,占参试品种的7.9%,严重度为1级的高抗品种占47.5%,未发现严重度为4级的高感品种,表明多数品种田间抗性较好.     

160份广西春大豆种质对大豆花叶病毒株系SC15和SC18的抗性评价

广西是大豆花叶病发生较为严重的地区,大豆花叶病毒株系SC15及SC18株系是广西区内主要流行株系。为了调查广西本地大豆种质对这两个流行株系的抗性,采用人工接种的方法对160份广西本地春大豆种质进行抗性鉴定。结果显示:桂下湾灰地豆、小青豆(桂平)、小青豆-1(上思)、横县黑豆-1、横县黑豆-2、横县黑豆-3、那坡黑眼豆、隆林蛇场本地豆8份种质对SC15株系高抗,占所鉴定材料总数的5%;石塘五月黄、灌阳黄豆、凤山早黄豆、三石六月黄、两造黄豆、横县黑豆-1、田黑豆7份春大豆种质对SC18株系表现抗浸染,占所鉴定材料总数的4.37%。所鉴定的广西春大豆种质中,抗SC15株系的抗病种质抗性级别低,没有对SC15株系完全免疫的大豆种质;而抗SC18株系的大豆种质抗性级别比SC15株系高,其中有7份春大豆种质对SC18株系免疫。从抗性鉴定结果看,SC18株系对广西春大豆的致病力比SC15株系弱。因此SC15株系对大豆生产的危害更为严重,是更为值得重视的一个强毒株系。本研究筛选出的抗SMV春大豆种质可作为抗源材料用于大豆抗病育种及抗性相关的研究。