国外大豆种质资源对大豆花叶病毒株系3（SMV3）的抗性评价
时间：2023-06-13 22:15:08 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
齐广勋 董岭超 张 伟 袁翠平 刘晓冬王英男 董英山 王玉民 赵洪锟
（1吉林省农业科学院大豆研究所，130033，吉林长春；
2吉林省农业科学院植物保护研究所，136100，吉林公主岭）
大豆花叶病毒（soybean mosaic virus，SMV）病是大豆生产中的主要病毒性病害之一[1]。病害导致豆荚数量减少、百粒重降低、籽粒斑驳、蛋白质和脂肪含量降低，严重影响大豆的产量和品质。流行年份可造成减产15%～50%，严重时可达70%以上，甚至绝产[2-4]。减少种子携带病毒传播、喷洒化学药剂等措施均不能有效防治。因此，培育抗病品种是最经济、有效、安全的防治方法，而筛选抗性材料是培育抗性新品种的前提和基础。自2003年起，我国已将大豆对花叶病毒的抗性作为品种审定的重要指标之一[5]。近年来培育的大豆新品种对SMV的抗性有一定程度的提高。
东北地区是我国大豆的主产区，大豆花叶病毒病发生严重。病毒株系主要有SMV1、SMV2和SMV3，其中SMV3致病性强、抗原少，为强毒株系[6-9]。近20年来，国内学者在SMV3抗性鉴定方面做了大量研究工作。郑翠明等[10]从348份大豆种质资源中鉴定出113份高抗资源，其中，从77份国外种质资源中鉴定出17份高抗资源。徐刚等[11]从107份栽培大豆和130份野生大豆资源中分别鉴定出3和4份高抗资源。李文福等[12]从556份大豆资源中鉴定出成株和籽粒斑驳均表现抗性的资源76份。李开盛等[13]从108份野生大豆和83份栽培大豆中分别鉴定出4和13份高抗资源。滕卫丽等[14]从103份大豆资源中鉴定出33份高抗资源。张伟等[15]对来自吉林省的54份资源材料进行抗性鉴定，其中有17份表现高抗。高赛男等[16]从46份农家种大豆资源中筛选出6份高抗资源。张子戌等[4]从主要来源于东北地区的349份大豆种质资源中鉴定出6份高抗资源。陈爱国等[17]从来自辽宁省的120份野生大豆资源中鉴定出6份抗性资源。尽管国内学者筛选出一批抗花叶病毒的大豆资源，但由于我国大豆遗传基础狭窄，综合性状突出的资源不能满足大豆抗花叶病毒育种工作的需求。因此，筛选综合性状突出的优异资源仍是培育新品种工作的关键。
国外大豆种质资源与我国大豆种质资源存在明显的遗传差异，国外优异种质资源的引进是拓宽我国大豆遗传基础的重要基因来源[18]，引进的优异资源在提高我国大豆品种生态适应性、产量、抗性和改善品质等方面具有重要意义[19-20]。本研究以222份国外大豆种质资源为试验材料，接种我国东北地区强毒株系SMV3进行鉴定评价，旨在筛选高抗种质资源，为抗大豆花叶病毒遗传改良提供优异资源。
1.1 供试材料
供试的222份国外大豆资源来源于美国、俄罗斯和日本等11个国家，由中国农业科学院作物科学研究所提供。感病对照品种为九农9号，抗病对照品种为中黄35。大豆花叶病毒株系为东北地区强毒株系SMV3，由吉林省农业科学院植物保护研究所提供。
1.2 试验设计
鉴定试验于2017年和2018年的7月在吉林省农业科学院大豆研究所（吉林公主岭，124°48′E，43°31′N）试验田进行。2017年对供试材料进行SMV3初步鉴定，2018年对2017年筛选的高抗资源进行重复鉴定。试验设计为随机区组排列，行长3m，1行区，穴距15cm，等距点播。
采用人工摩擦接种的方法将-80℃超低温冰箱冷冻的典型病叶接种在高感品种九农9号植株上繁殖，症状明显后采集典型新鲜叶片并剪碎，按照1:20比例加入0.1mol/L pH 7.0的磷酸缓冲液，于冷冻条件下研磨成匀浆作为接种菌液。
待第1片三出复叶充分展开时，将接种菌液（含2%粒径22μm的金刚砂）摇匀，用短毛刷人工摩擦微创伤叶面，并接种SMV3菌液。以九农9号为感病对照，中黄35为抗病对照，检测环境条件和接种操作对鉴定试验的稳定性。
1.3 抗病评价
接种20～30d后，待病害特征明显、症状稳定时对每份材料进行单株调查。单株病情分级标准参照张子戌等[4]的鉴定方法，将病情级别划分为6级：0级、1级、3级、5级、7级和9级（表1），记录病情级别和调查的总株数，计算病情指数（DI）。根据病情指数按5级划分，确定抗感类型（表2）。
表1 大豆抗花叶病毒病鉴定病情级别及症状Table 1 Disease level and symptoms in resistance evaluation to soybean mosaic virus
表2 对大豆花叶病毒病抗性评价标准Table 2 Evaluation criteria for soybean resistance to mosaic virus disease
式中，DI为病情指数，s为病情级别的代表数值，n为病情级别的植株数，N为调查总株数，S为最高病情级别的代表数值。
1.4 农艺性状调查
供试材料的农艺性状调查参照《大豆种质资源描述规范和数据标准》[21]进行。分别于2017年和2018年的4月30日在吉林公主岭繁殖圃种植，盛花期调查花色和茸毛色，成熟期调查株高和生育日数，收获后调查种子有关性状。种质资源来源地和播种类型等参照《中国大豆品种资源目录》[22-23]。
1.5 数据处理
采用Excel 2019和SPSS 19软件对数据进行整理、病情指数分布、单变量一般线性模型对病情指数进行差异显著性分析。
2.1 引进种质资源对SMV3抗性初步鉴定
由图1可知，鉴定结果表明，供试材料病情指数呈连续分布，变化范围为12.82%～92.59%，抗性差异明显。从表3可知，20份材料表现高抗，占供试材料的9.01%，其中10份来自美国，5份来自日本，3份来自韩国，2份来自加拿大；
抗性材料有6份，占供试材料的2.70%；
中抗材料有36份，占供试材料的16.22%；
感病材料有155份，占供试材料的69.82%；
高感材料有5份，占供试材料的2.25%。高抗资源集中分布在北美洲的美国和加拿大、东亚的日本和韩国。来自俄罗斯、巴西、德国和尼日利亚等国家的资源抗性级别均在中抗以下。来自意大利、泰国和朝鲜的资源均为感病级别。
图1 国外222份大豆种质资源病情指数分布Fig.1 Disease index distributions of 222 introduced soybean germplasm resources
表3 国外大豆种质资源对SMV3抗性的统计Table 3 Resistance statistics to SMV3 of introduced soybean germplasm resources
2.2 高抗种质资源重复鉴定
2018年对上年鉴定的20份高抗资源进行重复鉴定，2年均表现稳定高抗的种质资源有10份，占供试材料的4.51%。由表4可知，其中4份（WDD01215、WDD02286、WDD02292和WDD02355）来自日本，占日本材料（17份）的23.53%；
3份（WDD00412、WDD01622和WDD03001）来自美国，占美国材料（159份）的1.89%；
2份（WDD03137和WDD03156）来自加拿大，占加拿大（5份）材料的40.00%。其中，WDD03137和WDD03156在重复鉴定中病情指数均处于最低，表明对SMV3具有较强的抗性，WDD03137资源2年鉴定的平均病情指数最低，为7.40；
1份（WDD02178）来自韩国，占韩国（4份）材料的25.00%。
表4 10份高抗资源病情指数及性状特征Table 4 Disease index and characteristics of ten high resistance resources
对重复鉴定表现高抗资源进行方差分析（表5）表明，10份高抗资源间抗性较稳定，差异不显著（F=1.138，P＞0.05）。不同年份间方差分析结果表明，2年鉴定结果差异显著（F=9.505，P＜0.05），2017年与2018年不同资源间的平均病情指数分别为15.49%和10.94%。稳定高抗的10份资源可用于对SMV3抗性遗传机制的研究，同时可为抗花叶病毒病新品种的培育提供亲本材料。
表5 重复鉴定高抗资源抗性方差分析Table 5 Variance analysis of high resistance resources in repeated identification
2.3 高抗种质资源农艺性状分析
对10份高抗种质资源的生育期、株高和百粒重等数量性状及种皮、种脐、花色和茸毛色等质量性状调查（表4）表明，株高变幅为38.34～132.06cm，生育日数范围为105～130d，百粒重变幅为12.20～23.88g，其变异系数分别为45.50%、8.48%和21.83%。其中，来源美国的3份资源百粒重普遍较小（15.88、12.20、13.34g），平均13.81g；
来源日本的4份资源百粒重最大（16.26、21.40、23.88、23.36g），平均21.23g。日本材料的株高最矮（57.58、45.34、48.78、38.34cm），平均 47.51cm；
来自加拿大的2份材料株高最高（112.00、132.06cm），平均122.03cm。播种类型分为春播和夏播，春播类型有4份，占40%，分别来自加拿大2份、美国1份、日本1份；
夏播类型的有6份，占60%，分别来自日本3份、美国2份、韩国1份。种皮颜色有黑和黄2种，黑种皮1份来自美国，占10%，黄种皮9份，占90%。花色分为白花和紫花，白花2份均来自美国，占20%，紫花8份，占80%。种脐颜色分为黑、褐、黄3种，其中，黑脐2份，占20%，褐脐5份，占50%，黄脐3份，占30%。10份高抗资源的农艺性状遗传变异丰富。
本研究结果表明，国外大豆种质资源在人工接种SMV3鉴定后，病情指数变异幅度较大，各个抗性级别均有种质资源分布，说明在SMV3株系抗性上存在丰富的遗传多样性。2年重复鉴定出的稳定高抗种质资源占比总鉴定资源的4.51%，低于国内其他学者[10,13-16]报道的研究结果。已有研究主要是选用国内资源对东北大豆花叶病毒强毒株系SMV3进行鉴定，推测原因是国内品种审定单位提高了对SMV3抗性品种选育标准，使得国内品种对花叶病毒SMV3的抗性有所提高。而在国外，SMV3并不是流行株系，这些引进资源来源地分布不均匀，具有一定的地域性。且尚未见对我国东北强毒株系SMV3抗性鉴定评价的报道，可能缺少抗性基因所致。
精准鉴定是合理利用的前提，抗大豆花叶病毒鉴定方法主要有田间蚜虫感染、网室人工接种和田间人工接种等[24-26]。田间蚜虫感染法易于操作、省时省力、贴近大田环境，但病毒数量及蚜虫传播均匀程度是影响鉴定结果的关键因素，且易受田间环境的影响。网室人工接种是最常见的鉴定方法，最大限度地保证了人工操作环境的一致性，但也是自然条件限制程度最大的方法。田间人工接种法最大限度地保证接种的均匀性，又能在自然环境下鉴定，同样蚜虫群体的传播也是影响鉴定结果的因素。本试验采用田间人工接种法鉴定，2年重复鉴定高抗种质资源的平均病情指数分别为15.49%和10.94%，相对比较稳定。从病情指数上分析，2017年田间人工接种鉴定发病情况重于2018年。但2017年鉴定出的20份高抗种质资源在第2年的重复鉴定中有10份表现高抗（HR）级别，其余10份材料病情指数在22.81%～33.33%，均表现为抗性级别，推测花叶病毒发病的轻重与不同年份大田气候条件的影响有关。
国外大豆种质资源为我国的大豆遗传改良做出了重要贡献。据统计，我国在1923-1995年共育成了651个大豆品种，其中有224个品种具有国外大豆血缘，如合丰25、东农36和冀豆7号等[19]。基于分子标记的遗传多样性分析表明，美国和日本的大豆品种与我国大豆品种间存在明显遗传差异，是重要的优异基因来源[18]。本试验重复鉴定的10份高抗种质资源来自日本、美国、加拿大和韩国，来源广泛，且在播种类型和农艺性状方面存在丰富的遗传变异。这些高抗种质资源有利于拓宽我国大豆种质资源的遗传基础，为下一步的抗SMV3的机理研究及对我国东北生态区抗SMV3新品种培育提供基础材料。
本研究通过田间人工接种的方法对国外引进的222份大豆种质资源进行了SMV3的抗性鉴定。重复鉴定出10份高抗资源，占供试材料的4.51%，分别来自东亚的日本和韩国，北美洲的美国和加拿大。10份高抗资源的株高为38.34～132.06cm，生育日数为105～130d，百粒重为12.20～23.88g，其变异系数分别为45.50%、8.48%和21.83%。在种皮、种脐、花色和茸毛色等性状及播种类型方面存在明显差异。
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