黄淮海地区大豆主栽品种对大豆疫霉抗性演化及育种利用

Soybeans in the Huanghuaihai Valley are the main raw material for edible soybean in China. In recengt years，Phytophthora root rot in Huanghuaihai Valley is more serious than before. Cultivation and planting resistant varieties is the most cost-effective and environmentally friendly way. There are a number of resources resistant to P.sojae in soybean germplasm from HuangHuaihai Valley, especially major cultivars with richer resistant type and better integrated trait.On the basis of previous studies, predominant strains of P. sojae and strongly pathogenic strains from the Huanghuaihai Valley are selected and inoculated to major soybean varieties of different regions in this valley in different decades since the 1920s. The resistance to P.sojae of these major varieties will be analyzed, and the evolution of resistance in the region of cultivars will be expored. These varieties will be also scanned with SSR markers linked with known resistant genes and SNPs distributing evenly throughout soybean genome. With the help of association analysis, closer markers associated with known genes will be obtained and new genes will be found. Meanwhile, combined with pedigree analysis and analysis of genetic diversity, the best parent selection and offspring selection strategies are proposed. The method will be explored to increase the efficiency of soybean resistance breeding by means of molecular marker assisted selection. Excellent new germplasm will be developed with multiple resistance genes and wide genetic base, which not only help broaden the genetic base of soybean in the region, but also can provide cues to molecular designed breeding and reasonable cultivar distribution.

黄淮海地区是我国食用大豆的主产地。近年来，该地区大豆疫霉根腐病危害加重。培育和种植抗病品种是最经济有效和环境友好的方法。在黄淮海大豆种质中蕴藏有大量的抗病资源，特别是种植面积较大的主栽品种抗性类型更丰富，综合性状更优良。本项目在前期研究的基础上，利用黄淮海地区的大豆疫霉优势菌株和强致病菌株接种鉴定该地区自上世纪20年代以来不同年代主栽品种，分析其对大豆疫霉的抗性，探索该地区主栽品种的抗性演化。利用与已知抗病基因连锁的SSR标记和SNP芯片对主栽品种分别进行全基因组扫描，明确主栽品种的抗病基因型，获得与已知抗性基因连锁更紧密的分子标记，挖掘新的抗病基因。结合系谱分析、抗性多样性和遗传基础分析，提出最佳的亲本选配和后代选择策略，探索借助分子标记辅助选择提高抗病育种效率的途径，创制遗传基础广、聚合多个抗性基因的优异新种质，既可以拓宽该地区大豆遗传基础，又可为分子设计育种及品种合理布局提供依据。

黄淮海地区是我国食用大豆的主产地。近年来，该地区大豆疫霉根腐病危害加重，培育和种植抗病品种是最经济有效和环境友好的方法。在黄淮海大豆种质中蕴藏有大量的抗病资源，特别是种植面积较大的主栽品种抗性类型更丰富，综合性状更优良。大豆与大豆疫霉互作为典型的基因对基因关系，利用基因推导法推导出品种可能含有的抗病基因。利用与已知抗病基因紧密连锁的SSR标记对主栽品种进行全基因组扫描，获得与疫霉菌抗性关联的优异位点、等位变异及其载体品种。本项目利用8个具有不同毒力公式的大豆疫霉菌株，采用下胚轴创伤接种法，对20世纪50年代以来黄淮海地区审定、推广的140个大豆主栽品种进行接种鉴定。除6个品种对8个大豆疫霉菌株均无抗性外，其余134个品种分别抗1-8个菌株，占鉴定品种总数的95.7%。其中抗6个以上菌株的品种有83个，占鉴定总数的59.3%。以14个鉴别寄主的抗病反应型为参照，发现134个品种对8个大豆疫霉菌株共产生65种反应型，其中19个品种产生的5种反应型与已知单基因、两个单基因组合的反应型相同；115个品种产生的60种反应型与含有已知单基因或两个单基因组合的反应型不同，推测可能含有新的抗病基因型或基因组合。利用104个SSR标记对140份大豆主栽品种进行全基因组扫描，并进行遗传多样性和群体结构分析，在此基础上采用Tassel3.0 GLM和MLM方法进行标记与大豆疫霉菌株抗性的关联分析，再以携带“无效等位基因”品种表型均值为对照，对与性状关联位点的等位变异进一步解析，共检测到337个等位变异，变异范围为2-7个；多样性变化范围为0.112-0.802；多态性信息含量变化范围为0.106-0.775。通过两种关联分析模型，得到与疫霉菌Ps41-1等抗性相关联的位点。鉴定出Satt009-5等抗大豆疫霉根腐病的优异等位变异位点，及菏豆20等携带优异位点的载体品种。创制出中黄306等10个抗病新种质，培育出中黄76抗病大豆新品种。研究结果对培育新的高产广适抗病品种和黄淮海地区大豆疫霉根腐病的防治具有重要意义。