大豆种质资源对斜纹夜蛾的抗生性鉴定与关联分析【字数:4369】
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引言
1 引言
大豆是我国重要的经济与油料作物,具有很高的营养价值,在工业中也有广泛的用途。在大豆生长的过程中常会遭到虫害,严重影响大豆品质,造成大豆减产。大豆食叶性害虫是以取食大豆叶肉组织从而影响大豆正常生长发育的一类害虫。据统计,这些害虫造成的大豆产量损失占到了总产量的712%[1]。斜纹夜蛾(Common cutworm)属鳞翅目,夜蛾科,世界上分布极广,在我国主要分布于黄河流域中下游、长江流域和南方各省,是大豆最主要的害虫之一[2]。斜纹夜蛾繁殖力强、具有暴食性、多食性,只要在条件适宜的环境下就有暴发成灾的可能[3]。目前化学防治仍是斜纹夜蛾防治的主要途径,尽管可以在一定时间内对田间害虫起到防治作用,但在杀虫的同时会造成害虫抗药性加强、环境污染等一系列问题,对环境和人类健康造成威胁。
发掘感性与抗性大豆资源,进行抗虫性育种是控制虫害和保 *景先生毕设|www.jxszl.com +Q: &351916072&
护环境的重要方法。早期抗虫研究中,根据植物防御的表现形式分为物理和化学防御,在20世纪50年代初第一次提出三大类型的抗虫机理[4]。通过很多的实验证明植物具有三种不同的抗虫机制(抗选性antixenosis、抗生性antibiosis和耐害性tolerance)。目前这种抗虫机理分类方式已被国际上大多数育种家所接受,并在抗虫性研究和抗虫育种中得到很好的应用。通过研究大豆对墨西哥豆甲(Epilachna varivestis Mulsant)的抗性,筛选出抗源PI171451、PI227687和PI22935,这三份抗源经过后人验证发现具有对黎豆夜蛾(Anticarsia gemmatalis Hubner)和玉米穗螟(Helicoverpa zea Boddie)等多种食叶性害虫的广谱抗性[5]。目前大豆资源对斜纹夜蛾抗性鉴定方法主要有田间自然虫源鉴定、网室人工接虫鉴定和实验室生物鉴定三种。田间自然虫源鉴定是通过目测估计叶片损失率来划分抗性等级,进而筛选抗性资源。网室人工接虫鉴定是将各种大豆资源种植于网室内,一定时间接种幼虫,最后根据大豆叶片受害程度筛选抗性资源。由于这两种方法受外界影响较大,且对虫源数量要求较高,具有较高可控性和易重复性的实验室生物鉴定成为抗虫鉴定的最优途径。本实验以幼虫取食叶片后的幼虫重为抗性指标,通过实验室生物测定方法鉴定IRSGP群体抗生性水平。
随着分子标记技术和抗虫育种学的发展,大豆抗虫遗传机理的研究成为重点。通过对群体进行QTL定位,挖掘有效的抗虫主效位点并进行候选基因预测,有助于推动抗虫分子育种进程。通过利用Minsoy×Noirl(MN)和Minsoy×Archer(MA)的两个重组自交系群体,构建出大豆连锁图谱,以不同龄期幼虫和蛹的重量等作为鉴定指标分别在MN和MA群体中的5个和4个连锁群上检测到QTL[6]。全基因组关联分析(Genome wide association study)也称为关联分析作图(Association mapping),根据分子遗传标记之间的连锁不平衡理论,以自然群体作为研究对象,对该群体的表型和基因型数据进行结合,通过检测群体间的遗传多样性和遗传变异程度进行QTL定位;关联分析具有以下几个优点:1.自然群体与种质资源都可用于分析,节约时间;2.自然群体具有更广泛的遗传变异,能更全面反映植物遗传背景;3.自然群体经历多轮重组,LD作图能获得更高的分辨率[78]。
本研究以76份大豆抗、感虫代表性种质群体为材料,通过实验室生物测定法进行抗性评价,筛选出优异的抗虫种质资源,并采用关联分析方法进行抗生性位点挖掘,检测出主效抗虫位点。
2 材料与方法
2.1 试验材料
通过田间自然虫源鉴定方法,从国内外6724份大豆种质资源中筛选出45份抗虫和感虫材料[9];在以上材料基础上加入6份江淮及南方地区推广良种共51份,在网室进行斜纹夜蛾抗选性鉴定[10];又加入6份育成的抗虫品系及重组自交系亲本共57份在室内进行抗生性鉴定[11]。随着大豆抗虫资源研究的扩展,又加入19份优异资源,其中包括国际抗虫种质Lamar[12]以及抗和感虫杂交组合的亲本,共计76份组成大豆抗、感虫代表性样本群体(简称:IRSGP)。
2.2 叶片来源
供试叶片来自大学江浦试验站的田间试验。2016年6月夏播,供试76份大豆材料单行种植,行长2m,行距1m,试验地四周种植一行保护行,大豆生长期间不喷洒任何杀虫剂。
2.3 斜纹夜蛾的人工繁殖
斜纹夜蛾的人工饲养参照涂业苟[13]的方法。斜纹夜蛾饲养于标准养虫室中,养虫室面积约为5m2左右,室内温度控制在26±1℃,相对湿度6070%,光暗比为14:10,养虫室每个世代消毒一次。初孵化的幼虫置于玻璃缸内饲养到3龄。3龄后转移到冰格中喂食人工饲料进行饲养,用玻璃板盖住顶部直至化蛹。
2.4 抗生性鉴定
采摘各大豆品种的倒三叶装入自封袋,放入冰盒。取回实验室后放入冰箱保存,以确保叶片新鲜。使用消毒后的9cm塑料培养皿,底部垫上一次性滤纸,用喷壶喷水将滤纸润湿,减缓叶片干枯。取新鲜叶片置于滤纸上,每个培养皿上,接5头初孵幼虫于叶片上,盖上培养皿盖。3次重复,接完幼虫后按顺序置于标准养虫室中培养。每日根据培养皿内湿度适当喷洒蒸馏水。培养到第3天时更换叶片。之后分别于第6、9和12天进行更换新鲜叶片、滤纸,于第9、12天使用万分之一的分析天平(SHIMADZU AUY120)对幼虫重进行称量。另外6天时需更换培养皿为塑料杯(带有孔的盖)继续实验。
2.5 基因型数据测定
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