引自美国的大豆资源抗疫霉根腐病基因分析

作物学报 ACTA AGRONOMICA SINICA 2011, 37(7): 1167−1174
/zwxb/
ISSN 0496-3490; CODEN TSHPA9
E-mail: xbzw@
本研究由国家公益性行业(农业)科研专项(3-20), 农业部作物种质资源保护子项目(NB09-2130135-1-15)和中央级公益性科研院所基本
科研业务费专项(082060302-06)资助。

∗
通讯作者(Corresponding author): 朱振东, E-mail: zhuzd115@, Tel: 010-******** 第一作者联系方式: E-mail: xchangj@
Received(收稿日期): 2011-01-30; Accepted(接受日期): 2011-04-12.
DOI: 10.3724/SP.J.1006.2011.01167
引自美国的大豆资源抗疫霉根腐病基因分析
夏长剑 张吉清 王晓鸣 刘章雄 朱振东*
中国农业科学院作物科学研究所 / 农作物基因资源与基因改良国家重大科学工程, 北京100081
摘 要: 大豆疫霉根腐病是影响中国大豆生产的主要病害之一, 利用抗病品种是防治该病最经济有效的方法。

本研究通过下胚轴创伤接种鉴定了13个大豆疫霉菌株在从美国引进的85个大豆品种(系)上的反应, 结果表明, 72个品种(系)抗1~12个大豆疫霉菌株。

通过与14个含有单个已知抗疫霉根腐病基因的大豆品种(系)的反应型比较并结合系谱分析, 明确35个品种(系)分别含有Rps1a 、Rps1c 、Rps1k 、Rps2、Rps3c 、Rps4、Rps5、Rps6和Rps7抗病基因或基因组合, 其中有14个品种(系)含有Rps1a , 1个含有Rps1c , 2个含有Rps1k 。

这3个基因能够有效抵御我国大豆疫霉种群, 可以直接用于抗病育种。

关键词: 大豆资源; 大豆疫霉; 抗性基因; 基因推导
Analysis of Genes Resistance to Phytophthora Root Rot in Soybean Germplasm Imported from America
XIA Chang-Jian, ZHANG Ji-Qing, WANG Xiao-Ming, LIU Zhang-Xiong, and ZHU Zhen-Dong *
Institute of Crop Sciences / National Key Facility for Crop Genetic Resources and Improvement, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100081, China
Abstract: Phytophthora root rot caused by Phytophthora sojae is a major constraint in soybean production in China. Breeding resistant cultivars is a most effective and economical method for the disease control. In this study, 85 soybean cultivars (lines) from America were inoculated with 13 strains of P . sojae using the hypocotyl inoculation technique and identified the reactions. The results showed that 72 cultivars (lines) were resistant to one or more P . sojae strains. Comparisons of reaction types of dif-ferential soybean cultivars (lines) and pedigree analyses allowed postulation of genes or combinations of genes for Rps1a , Rps1c , Rps1k , Rps2, Rps3c , Rps4, Rps5, Rps6, and Rps7 in 35 cultivars or lines. Of the 35 cultivars or lines, 14 carrying Rps1a , one car-rying Rps1c and two carrying Rps1k could be used as resistant parents in soybean breeding programs. Keywords: Soybean germplasm; Phytophthora sojae ; Resistance gene; Gene postulation
由大豆疫霉(Phytophthora sojae Kaufmann & Gerdemann)引起的大豆疫霉根腐病是影响大豆生产的毁灭性病害之一[1-2]。

该菌是我国重要检疫性植物病原菌之一。

1989年大豆疫霉在我国东北大豆产区被发现[3], 随后在黑龙江省被广泛报道, 成为当地大豆生产的重要限制因素[4-5]。

目前, 大豆疫霉也已在我国福建省等地被发现, 并引起严重病害[6-9]。

由于大豆疫霉是顽固的土传病原菌, 能够在大豆生育期的任何阶段为害, 利用化学药剂很难防治。

种植
抗病品种是防治大豆疫霉根腐病惟一有效的途径。

大豆疫霉根腐病1948年首先报道于美国, 并迅速成为影响该国大豆生产的主要病害。

1957年, Bernard 等[10]发现大豆对疫霉根腐病的抗性由显性单基因控制, 并鉴定出第一个大豆抗疫霉根腐病基因Rps1a 。

20世纪60年代初随着含有Rps1a 的抗病品种被选育和推广, 大豆疫霉根腐病在随后的近10年内在美国得到有效控制。

至1972年由于大豆疫霉3号小种的出现, 美国北部地区推广的抗病品种
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作 物 学 报 第37卷
Harosoy 63的抗性被克服, 大豆疫霉根腐病又重新成为美国大豆生产上的主要病害[1,11]。

为了有效控制大豆疫霉根腐病, 新的抗病基因被不断鉴定和应用。

迄今, 美国和加拿大已鉴定了14个抗大豆疫霉根腐病基因(Rps1a 、Rps1b 、Rps1c 、Rps1d 、Rps1k 、Rps2、Rps3a 、Rps3b 、Rps3c 、Rps4、Rps5、Rps6、Rps7和Rps8), 并培育出大量的抗病品种(系)[12-13]。

在我国, 虽然大量的抗性资源已被鉴定, 但是抗性资源的基因型很少被明确, 不能有效用于抗病育种。

20世纪后期, 我国从美国引进了大量的育成大豆改良品种、近等基因系和遗传材料, 这些资源遗传背景清晰, 具有极大的利用价值[14]。

本研究拟用基因推导法结合系谱分析, 对85份从美国引进的大豆资源进行抗疫霉根腐病基因的鉴定, 旨在明确这些资源的抗性基因, 以便在抗病育种中利用。

1 材料与方法
1.1 大豆资源
85份美国大豆资源含有抗大豆疫霉根腐病基因(Rps 基因)的亲本或祖先信息来源于美国种质资源信息网络(Germplasm Resources Information Net-work)。

用于大豆疫霉毒力鉴定的鉴别品种(系)为Harlon(Rps1a )、Harosoy 13XX(Rps1b )、Williams79 (Rps1c )、PI 103091(Rps1d )、Williams82(Rps1k )、L76-
1988(Rps2)、L83-570(Rps3a )、PRX146-36(Rps3b )、PRX145-48(Rps3c )、L85-2352(Rps4)、L85-3059 (Rps5)、Harosoy 62XX(Rps6)、Harosoy(Rps7)、PI 399073(Rps8)和Williams(rps )。

所有大豆材料均由中国农业科学院作物科学研究所提供。

1.2 大豆疫霉菌株
用于抗性鉴定的13个不同毒力型的大豆疫霉菌株为Ps41-1、PsMC1、PsFJ 、PsUSAR2、PsJN4、PsXJ1、Ps52、Ps53、PsBr1、PsXJ2、PsJMS2、PsJMS3和PsHY33-1。

菌株保存在V 8汁琼脂培养基上, 实验时将菌株转入含 1.5%琼脂的胡萝卜培养基培养皿中, 25℃黑暗培养7~10 d, 接种Williams 幼苗恢复毒力, 植株发病后再进行病原菌分离和纯化, 用于接种。

1.3 抗性鉴定
将大豆资源及一套单基因鉴别寄主分别播种于以粗蛭石为基质的塑料钵中, 每份播种12粒, 播后置18~26℃的温室培养, 参照朱振东等[15]接种方法和抗性评价标准, 10~12 d 后接种。

2 结果与分析
14个含有单个抗疫霉根腐病基因的大豆品种(系)及通用感病品种Williams 对13个大豆疫霉菌株的反应见表1。

Williams 对所有13个菌株感病, 14
表1 大豆鉴别品种(系)对13个大豆疫霉菌株的反应
Table 1 Differential reactions of soybean cultivars or lines after inoculation with 13 strains of Phytophthora sojae
大豆疫霉菌株 Phytophthora sojae strains 品种(系) Cultivar(line) Rps 基因
Rps gene Ps41-1 PsMC1 PsFJ PsUSAR2PsJN4PsXJ1Ps52Ps53PsBr1PsXJ2 PsJMS2 PsJMS3PsHY33-1Harlon Rps1a R R S R R S R S S S S R R Harosoy 13XX Rps1b R S S S R R S S S R R R R Williams79 Rps1c R R R R R R R S S R S R R PI 103091 Rps1d R S R R R S S S S S R R S Williams 82 Rps1k R R R R R R R S S R R R R L76-1988 Rps2 R R R R S S R R S S S R R L83-570 Rps3a R R R R R R R S R R R R R PRX146-36 Rps3b R R R R R S R S R S R R R PRX145-48 Rps3c S R R R S S S S R S R R R L85-2352 Rps4 R R S R S R S R S R R R R L85-3059 Rps5 S S S R S R S S R R R R R Harosoy 62XX Rps6 R S R R S R S R S R R R R Harosoy Rps7 S S R S S S S S S S R S R PI 399073 Rps8 S R S R S R R R R R R R R Williams
rps
S S S S S S S S S S S S S
反应型: 大豆品种(系)依次对大豆疫霉菌株Ps41-1、PsMC1、PsFJ 、PsUSAR2、PsJN4、PsXJ1、Ps52、Ps53、PsBr1、PsXJ2、PsJMS2、PsJMS3和PsHY33-1反应的组合为反应型; R: 抗病; S: 感病。

Reaction type: the reaction type of a cultivar or line is a combination of reactions of the cultivar or line to strains Ps41-1, PsMC1, PsFJ, PsUSAR2, PsJN4, PsXJ1, Ps52, Ps53, PsBr1, PsXJ2, PsJMS2, PsJMS3, and PsHY33-1 in their given order. R: resistant; S: susceptible.
第7期夏长剑等: 引自美国的大豆资源抗疫霉根腐病基因分析1169
个鉴别品种(系)对13个大豆疫霉菌株产生不同的反应型, 表明这13个菌株能够有效区分14个已知抗病基因。

用13个菌株分别接种85个品种(系), 结果表明, 72个分别抗1~12个大豆疫霉菌株, 抗性品种(系)占鉴定总数的84.7%, 其中抗8个或以上菌株的品种(系)有36份, 占抗性品种(系)的50.0%。

13个品种(系)感所有13个菌株, 与Williams对这13个菌株的反应型相同, 因此这些品种(系)不含抗疫霉根腐病基因。

72个抗性品种(系)对13个大豆疫霉菌株共产生34个反应型, 通过与14个含有单个抗大豆疫霉根腐病基因的鉴别品种(系)对这13个大豆疫霉菌株反应型比较发现, 有2种反应型与含有已知单抗病基因的大豆品种(系)的反应型完全相同, 有5种反应型与两个含有已知单抗病基因品种(系)反应型的组合相同, 其余27种反应型不同于任何含有已知单抗病基因品种(系)的反应型及任何2个含有已知单基因品种(系)反应型的组合(表2)。

品系L81-4590和L87-0482产生的反应型RRRRRRRRSRRRR与含有Rps1k的Williams 82的反应型相同,系谱分析表明这2个品系是以Williams 82为轮回亲本的近等基因系, 因此推断它们含有Rps1k基因。

有18个品种(系)产生的反应型为SSRSSSSSSSRSR, 该反应型与含有Rps7的Harosoy的反应型一致, 在这些品种(系)中, 除品系L64-1067外, 有12个品种(系)是以Harosoy为轮回亲本的近等基因系, 品种Hark的亲本之一为Harosoy, 4个品种(系)含有Harosoy血统, 因此推断这些品种(系)含有Rps7基因。

品种Maple Presto和Maple Arrow产生相同的反应型RRRRRRRRSRRRR, 该反应型分别与含有Rps1a和Rps6、Rps1b和Rps2、Rps1c和Rps4、Rps1c和Rps6、Rps1k和Rps2、Rps1k 和Rps4、Rps1k和Rps6的单基因品种(系)反应型组合相符, 但系谱分析表明Maple Presto和Maple Arrow分别含有Rps1a基因的祖先Illini或Mukden, 同时具有相同的亲本840-7-3, 840-7-3含有Rps6, 因此推断这2个品种含有Rps1a和Rps6。

Beeson、Hoyt、Dunbar、L69-4428和L72D-4045产生相同反应型RRRRRSRSRSRRR, 符合含有Rps3b基因的品系PRX146-36的反应型, 同时与Rps1a和Rps3b或Rps3c基因组合的反应型一致, 但根据系谱推断这些品种(系)都含有Rps1a。

Vinton 81的反应型RRSRRRRRSRRRR与Rps1a和Rps4基因组合的反应型相同, 该品种具有含Rps1a的Mukden血统, 推断含有Rps1a和Rps4。

L72-1138等8个品种(系)产生反应型RRRRRSRSSSRRR, 该反应型与Rps1a和Rps7基因组合的反应型一致, 在这8个品种(系)中除L88-8739和 Delsoy 4710没有追溯到含有Rps1a 和Rps7基因的祖先亲本外, 其余6个品种(系)的亲本或祖先之一都含有Rps1a, 此外品系L63-1612和品种Dawson具含有Rps7的Harosoy的血统, 因此推断这6个品种(系)携带Rps1a和Rps7。

品系L62-904的反应型SSRRSRSSRRRRR与Rps5和Rps7组合的一致, 系谱分析表明该品系是以Harosoy (Rps7)为轮回亲本、以PI 91160 (Rps5)为供体的近等基因系, 因此推断含有Rps5和Rps7。

3讨论
美国是最先发生大豆疫霉根腐病的国家, 具有较长的抗病育种历史, 因此选育的品种(系)中绝大多数都具有抗疫霉根腐病基因[13]。

在本研究分析的85份美国品种(系)中, 有65份的亲本和祖先分别含有已知抗疫霉根腐病基因Rps1a、Rps1c、Rps1k、Rps2、Rps5、Rps6或Rps7, 其中以含有Rps7的最多, 为40份, 之后是Rps1a 32份、Rps1k7份。

这些抗病基因在引进的美国大豆品种(系)中的分布频率可能与Harosoy(Rps7)为近等基因系的轮回亲本、Rps1a是第一个被鉴定和应用的抗疫霉根腐病基因以及这些资源选育的时间有关[10-11,16]。

在85份品种(系)中有72份被鉴定分别抗1~12个大豆疫霉菌株, 这一结果基本与大部分品种(系)拥有含有已知抗病基因的亲本或祖先相符(表2)。

进一步对抗病基因进行分析, 推断出35个品种(系)含有已知抗病基因或基因组合。

系谱是准确进行基因推导的重要线索。

本研究结合系谱分析推断出35个品种(系)的抗病基因, 占鉴定的72份抗性品种(系)的48.6%, 这一比例远远高出以往研究所获得的结果[17-22]。

然而, 还有一些以抗病品种作为轮回亲本或直系亲本的品种(系)没有获得预期的基因推导结果, 这是因为基因推导的准确性受多种因素的影响, 如寄主的遗传背景、鉴别寄主的多少、病原菌菌株的数量和基因型, 以及鉴别寄主与病原菌的互作等。

此外, 在大豆品种或资源的抗性鉴定中常常出现中间类型, 是影响抗性评判结果的重要因素。

导致产生中间类型的因素很多, 如品种不纯、品种含有Rps2基因类似反应型的
表2 85个大豆品种(系)对13个大豆疫霉菌株的反应和基因推导结果
Table 2 Reaction types and results of gene postulations of 85 soybean cultivars or lines to 13 strains of Phytophthora sojae
品种(系)(统一编号) Cultivar or line (Accession No.)
抗性亲本或祖先
Parent or ancestor with Rps gene
反应型f
Reaction type f
推导基因或基因组合g
Postulated gene or gene combination g
Maple presto(WDD00478) Illini(Rps1a) d RRRRRRRRSRRRR Rps1a + Rps6
Maple Arrow(WDD00484) Harosoy 63(Rps1a) c RRRRRRRRSRRRR Rps1a + Rps6
L81-4590(WDD00341), L87-0482(WDD01857) Williams
82(Rps1k) a RRRRRRRSSRRRR
Rps1k
L82-1858(WDD01511) L81-4352(Rps1c, Rps2) c RRRRRSRRRRRRR Rps1c + Rps2 (uncertain)
Magnolia(WDD00984) RRRRRSRRRRSRR HP202(WDD01559) Mukden(Rps1a) d, CNS(Rps2) d, Harosoy(Rps7) d RRRRRSRRSRRRR
L81-4871(WDD00633) L6(Rps1a) a RRRRRRRSRSSRR
Rps1a + (uncertain)
Kato(WDD01563) Century(Rps1a) c, Evans(Rps1a) d, Harosoy(Rps7) d RRRRRRRSRSSRR
Rps1a + (uncertain)
GR8836(WDD01594) RRRRRRRSSSRRR Beeson(WDD00530) Blackhawk(Rps1a) d, Harosoy(Rps7) d RRRRRSRSRSRRR
Rps1a + Rps3b, Rps1a + Rps3c
Hoyt(WDD01536) Harcor(Rps1a) c RRRRRSRSRSRRR
Rps1a + Rps3b, Rps1a + Rps3c
Dunbar(WDD01592) Mukden(Rps1a) d RRRRRSRSRSRRR
Rps1a + Rps3b, Rps1a + Rps3c
L69-4428(WDD01825) L2(Rps1a) a RRRRRSRSRSRRR
Rps1a + Rps3b, Rps1a + Rps3c
L72D-4045(WDD01831) Harosoy
63(Rps1a) c RRRRRSRSRSRRR
Rps1a + Rps3b, Rps1a + Rps3c
Sprite 87(WDD01470) Williams 82(Rps1k) b RRRRRSRSSRRRR
Rps1k (uncertain)
Hobbit87(WDD01945) Williams
82(Rps1k) b RRRSRRRSSRRRR
Rps1k (uncertain)
Vinton 81(WDD00524) Mukden(Rps1a) d, Harosoy(Rps7) d RRSRRRRRSRRRR
Rps1a + Rps4
Amcor 89(WDD01572) Blackhawk(Rps1a) d, Williams 82(Rps1k) b, Harosoy(Rps7) d RRSRRRRSSRRRR Rps1k (uncertain)
L60-246(WDD00007) Blackhawk(Rps1a) c, CNS(Rps2) d RRRRRSRSRSSRR
Rps1a + Rps2 (uncertain)
L83-4387(WDD00340) Blackhawk(Rps1a) d, Harosoy(Rps7) d RRRRRSRSSSSRR
Rps1a + Rps7 (uncertain)
L72-1138(WDD00233), L72-1140(WDD00242) L2(Rps1a) a RRRRRSRSSSRRR
Rps1a + Rps7
L63-1612(WDD00234) Harosoy
63(Rps1a) c, Harosoy(Rps7) d RRRRRSRSSSRRR
Rps1a + Rps7
Dawson(WDD00492) Evans(Rps1a) c, Harosoy(Rps7) d RRRRRSRSSSRRR
Rps1a + Rps7
Hodgson 78(WDD00517) Blackhawk(Rps1a) d RRRRRSRSSSRRR
Rps1a + Rps7
Century lx1.3(WDD01486) Century(Rps1a) e RRRRRSRSSSRRR
Rps1a + Rps7
L88-8739(WDD01490) L79-1178(Rps1a) d, L79-1224(Rps1k) c RRRRRSRSSSRRR
Rps1a + Rps7 (uncertain)
Delsoy4710(WDD01606) RRRRRSRSSSRRR
Rps1a + Rps7 (uncertain)
CN 210(WDD00534) Blackhawk(Rps1a) d RRSRRSRSRSRRR
Hack(WDD00540) Blackhawk(Rps1a) d, Harosoy(Rps7) d RRSRRSRSRSRRR
Rps1a + Rps7 (uncertain)
Wilkin(WDD00504) Blackhawk(Rps1a) d, Harosoy(Rps7) c RSRRRSRSSSRRR
Rps1a + Rps7 (uncertain)
L90-4711(WDD02081) RSRRSSRRSSRRR Maple Amber(WDD00483) Harosoy 63(Rps1a) c, Altona(Rps6) c RSSRSRSRSRRRS
Rps6 (uncertain)
Nattosan(WDD01547) SSRRRSSRRSRRR
L62-904(WDD01816) PI
91160(Rps5) b, Harosoy(Rps7) a SSRRSRSSRRRRR
Rps5 + Rps7
IL1(WDD01578) CNS(Rps2) d RRSSSSSSRSRRS
(续表2)
品种(系)(统一编号) Cultivar or line (Accession No.)
抗性亲本或祖先
Parent or ancestor with Rps gene
反应型f
Reaction type f
推导基因或基因组合g
Postulated gene or gene combination g
Vinton(WDD00523) Mukden(Rps1a) d, Harosoy(Rps7) d SSRSRSSSSSRSR
Rps7 (uncertain)
Proto(WDD01554)
SSRSRSSSSSRSR
Rps7 (uncertain)
Nattawa(WDD01551) Harosoy(Rps7) d SSSSSSSSRSRRR
L64-1067(WDD00246)
SSRSSSSSSSRSR
Rps7
L65-540(WDD00229), L66-707(WDD00230), L67-1695(WDD00235), L66-721
(WDD00238), L62-558(WDD00240), L67-225(WDD00241), L66-731(WDD00243), L64-2139(WDD01820), L68-560(WDD01824), L70-4112(WDD01827), L85-144 (WDD01844), L67-949(WDD01915) Harosoy(Rps7) a SSRSSSSSSSRSR
Rps7
Hark(WDD00513) Mukden(Rps1a) d, Harosoy(Rps7)c SSRSSSSSSSRSR
Rps7
Hodgson(WDD00516), L81-4075(WDD01840), L84-307(WDD01842), L84-337 (WDD01919) Harosoy(Rps7) d SSRSSSSSSSRSR
Rps7
L67-3388(WDD00225) Harosoy(Rps7) e SSRSSSSSSSSSR
Rps7 (uncertain)
L65-1058(WDD00236), L67-1687(WDD00239), L64-4103(WDD01821) Harosoy(Rps7) a SSSSSSSSSSRSR
Rps7 (uncertain)
Amsoy(WDD00528) Illini
(Rps1a) d, Harosoy(Rps7) c SSSSRSSSSSSRS
Peking(WDD00467) SSSSSSSSSSRSR
Spry(WDD01616) Mukden(Rps1a) d, CNS(Rps2) d, Harosoy(Rps7) d RSSSSSSSSSSSS
Avery(WDD00647), LS201(WDD01581) SSSSRSSSSSSSS
Delsoy4900(WDD01607)
SSSSSRSSSSSSS
SS201(WDD01588)
SSSSSSSSRSSSS L88-8226(WDD01494)
SSSSSSSSSSSRS
L67-971(WDD00222) Harosoy(Rps7) a SSSSSSSSSSSSR
T295H(WDD01700) Mukden(Rps1a) d, Harosoy(Rps7) d SSSSSSSSSSSSR
Clark-L1(WDD00001), PI253666A(WDD00627), L88-8431(WDD01493), L85-
2196(WDD01501), L82-2051(WDD01507), L78-379(WDD01524), L88-5492
(WDD01858)
SSSSSSSSSSSSS
Weber(WDD00525) Blackhawk(Rps1a) d, Harosoy(Rps7) d SSSSSSSSSSSSS
Pixie(WDD00613) CNS(Rps2) d SSSSSSSSSSSSS
Gnome 85(WDD00649) Williams 82(Rps1k) b SSSSSSSSSSSSS
L85-2308(WDD01500) Arksoy(Rps1c) d SSSSSSSSSSSSS
Nile(WDD01612) Union(Rps1a) c SSSSSSSSSSSSS
INA(WDD01984) CNS(Rps2) d, Harosoy(Rps7) d SSSSSSSSSSSSS
a: 轮回亲本; b: 供体亲本; c: 亲本; d: 含有该品种血统, e: 突变株; f: 大豆品种(系)依次对大豆疫霉菌株Ps41-1、PsMC1、PsFJ、PsUSAR2、PsJN4、PsXJ1、Ps52、Ps53、PsBr1、PsXJ2、
PsJMS2、PsJMS3和PsHY33-1反应的组合为反应型。

a: recurrent parent; b: donor parent; c: parent; d: ancestor; e: mutant; f: the reaction type of a cultivar (line) is a combination of reactions of the cultivar or line to strains Ps41-1, PsMC1, PsFJ, PsUSAR2,
PsJN4, PsXJ1, Ps52, Ps53, PsBr1, PsXJ2, PsJMS2, PsJMS3, and PsHY33-1 in their given order.
1172作物学报第37卷
基因、种子活力等[23]。

有些品种(系)的轮回亲本、供体亲本或(和)直系亲本含有已知抗病基因, 但产生的与已知单基因或两个基因组合的反应型存在小的差异。

如L82-1858来源于L81-4352×(L75-6141×L76-1988), 亲本L81- 4352含有Rps1c和Rps2, L75-6141含有Rps1a, L76-1988含有Rps2, 该品系被明确含有Rps1c和Rps2[24], 但是在本研究中其反应型为RRRRRSR RRRRRR, 与Rps1c+Rps2基因的反应型RRRRRRR RSRSRR存在对3个大豆疫霉菌株反应的差异。

L60-246的亲本分别是以CNS(Rps2)和Blackhawk (Rps1a)为供体的Clark近等基因系, 虽然以SCN为供体的近等基因系不是以Rps2为目的基因, 但L60-246的反应型与Rps1a + Rps2的相似, 只存在对2个大豆疫霉菌株的差异。

Sprite 87和Hobbit 87均为以Williams 82(Rps1k)为供体的近等基因系, 其反应型都与Williams 82的反应型存在对2个大豆疫霉菌株的差异。

Maple Amber含有2个Rps6的亲本祖先, 被Anderson等推导含有Rps6[25]。

本研究中Maple Amber的反应型与含有Rps6的Harosoy 62XX 存在对2个菌株的反应差异。

造成这些差异的可能原因是遗传背景的不同和(或) Rps2基因的存在产生中间反应类型[23]。

有研究表明, 在一些植物中抗性基因聚合并不仅仅表现为各个抗病基因抗谱的简单累加, 还表现为抗性基因之间的互作, 多数情况下能够提高抗性水平和扩大抗谱, 但也有相反的结果[26]。

Rps2为根抗大豆疫霉根腐病基因, 下胚轴接种常会产生中间类型[27]。

有些品种(系)虽然其轮回亲本或直系亲本含有抗病基因, 但供体亲本或另外一个亲本的抗性基因不明确, 因而产生不同于已知单基因或2个基因组合的反应型, 抗病基因不能确定。

L81-4871来源于L6×PI 157440组合, L6含有Rps1a, 而PI 157440为抗性不明的韩国资源, 因此未能推导出L81-4871所含的抗病基因。

Kato与L81-4871产生的反应型相同, 其亲本之一Century含有Rps1a, 另外一个亲本M70-127来源于Evans × M63-217Y, 而Evans的亲本为Merit和Harosoy(Rps7), Merit的亲本为Blackhawk和Captial, Blackhawk含有Rps1a, Captial 的亲本A.K.(Harrow)抗大豆疫霉1号、2号、12号和16号小种[23], 因此可以推断Kato含有Rps1a和另外1个或2个基因。

有6个品系虽然含有抗疫霉根腐病基因品种的血统, 但对所有13个大豆疫霉菌株感病, 被推断不含有抗病基因。

其原因可能是品种选育的目的不是抗疫霉根腐病, 因而在选育过程中将抗病基因丢失。

大豆疫霉根腐病已经成为影响我国大豆生产的重要病害, 培育抗病品种已迫在眉睫。

本研究对美国引进的85个大豆品种(系)的抗疫霉根腐病基因进行分析, 明确了一些品种(系)的抗病基因, 特别是含有Rps1a、Rps1c和Rps1k的品种(系)可以直接作为抗病亲本培育抗病品种。

除抗大豆疫霉根腐病外, 引进的许多美国大豆资源还具有其他的优异特性, 如L81-4590含有抗霜霉病基因Rmd、抗细菌性斑疹病基因rxp和胰蛋白酶抑制剂缺失基因ti[28], L87-0482含有抗大豆锈病基因Rpp4 [24], Century lx1.3缺失脂肪氧化酶基因[29]等。

作为我国育成品种的亲本, 由Beeson衍生出12个品种、由Magnolia 衍生出9个品种[30]。

韩粉霞等利用Century lx2.3培育了缺失Lox2和SKTI的大豆新品系中作97-1121[29], 该品系也对大豆疫霉具有广谱抗性, 被推导含有Rps1a和Rps7基因组合(另文发表)。

4结论
85份从美国引进的大豆品种(系)中, 72份被鉴定分别抗1个到12个大豆疫霉菌株。

35个品种(系)含有已知抗病基因或基因组合, 其中有14个品种(系)含有Rps1a, 1个含有Rps1c和2个含有Rps1k, 这3个基因能有效抵御我国大豆疫霉种群, 可以直接用于抗病育种。

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