大豆孢囊線蟲病是制約大豆生產(chǎn)的全球性病害之一。大豆孢囊線蟲的抗性是由多基因和數(shù)量性狀控制。大多數(shù)研究是基于高抗和高感品種雜交形成的遺傳分離群體，存在高抗基因時(shí)，微效基因時(shí)常被掩蓋而不能被有效檢測(cè)到，然而后代對(duì)線蟲的表型反應(yīng)相對(duì)于親本顯現(xiàn)為廣泛的變異。此外，當(dāng)前對(duì)大豆孢囊線蟲的抗性評(píng)價(jià)是建立在每株孢囊數(shù)與已知感病品種比較所得的雌蟲指數(shù)，然而在研究中發(fā)現(xiàn)由于根重大小不一樣，特別是野生品種，僅局限于每株孢囊數(shù)的抗性評(píng)價(jià)對(duì)于育種有一定的局限性。農(nóng)田有害生物控制學(xué)科組王從麗研究員團(tuán)隊(duì)和東北農(nóng)業(yè)大學(xué)陳慶山教授團(tuán)隊(duì)合作首次利用大豆染色體代換系（CSSLs）群體展開了對(duì)大豆孢囊線蟲超親遺傳抗性的研究。

 

　　CSSLs是通過供體親本多次反復(fù)與輪回親本回交，然后經(jīng)基因組標(biāo)記輔助選擇后自交獲得的群體，染色體片段的代換能夠通過表型的檢測(cè)準(zhǔn)確的定位與性狀是否相關(guān)。因此，通過表型篩選CSSLs可以有效地識(shí)別并鑒定微效或主效QTLs。該研究所用CSSLs群體是利用野生大豆ZYD00006為供體親本，黑龍江省當(dāng)?shù)氐闹髟云贩N綏農(nóng)14為回交親本的背景，這是我國東北目前唯一一個(gè)大豆代換系群體，同時(shí)這兩個(gè)親本的根重差異比較大，所以是用來評(píng)價(jià)每克根重孢囊數(shù)的理想群體。該研究通過對(duì)162個(gè)代換系群體進(jìn)行表型篩選和高通量測(cè)序，首次報(bào)道了大豆孢囊線蟲每克根孢囊數(shù)（CGR）的QTL定位，也是首次利用CSSLs來評(píng)估大豆孢囊線蟲雌蟲指數(shù)FI和CGR的報(bào)道。表型鑒定發(fā)現(xiàn)代換系的FI和CGR分布范圍很廣，有超親后代（圖1）；FI和CGR的相關(guān)性非常低，CGR和根重的相關(guān)性明顯高于FI和根重的關(guān)系。利用單因素標(biāo)記Kruskal-Wallis（K*）分析（P<0.005）及多因子MQM定位方法（LOD>2），總共得到了38個(gè)QTLs（圖2），其分布覆蓋了大豆的20條染色體，這些QTLs具有很強(qiáng)的加性效應(yīng)，解釋了SCN5.6-15.5%的FI表型貢獻(xiàn)率，6.1-36.2%的CGR表型貢獻(xiàn)率。其中有25個(gè)QTLs抗性來自于ZYD00006，13個(gè)QTLs來自于綏農(nóng)14，表明感病的雙親對(duì)于超親遺傳都有貢獻(xiàn)，同時(shí)間接解釋了SCN抗性的復(fù)雜性及其與目前已經(jīng)報(bào)道分布于所有染色體數(shù)量多于300個(gè)QTLs的原因。研究發(fā)現(xiàn)在缺少SCN主要抗性基因（如rhg1和Rhg4）的情況下，綜合考慮FI、CGR及根重三者有利基因的組合可以有效抑制線蟲繁殖，這對(duì)高效育種具有重要的指導(dǎo)意義。同時(shí)發(fā)現(xiàn)對(duì)SCN有耐性并適合于東北種植的具有綏農(nóng)背景的代換系株系具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。

 

　　該研究成果于近期發(fā)表在國際期刊Plant Genome上。黃銘慧博士研究生為第一作者，王從麗研究員和陳慶山教授為共同通訊作者。該研究得到國家自然科學(xué)基金、黑龍江省重點(diǎn)基金和百千萬工程資助。

 

　　文章信息：Huang, M., Qin, R., Li, C. et al. Transgressive resistance to Heterodera glycines in chromosome segment substitution lines derived from susceptible soybean parents. The Plant Genome. 2021, e20091. https://doi.org/10.1002/tpg2.200.