東北地理所在大豆對孢囊線蟲超親遺傳抗性研究中取得重要進展
大豆孢囊線蟲病是制約大豆生產的全球性病害之一。大豆孢囊線蟲的抗性是由多基因和數量性狀控制。大多數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，微效基因時常被掩蓋而不能被有效檢測到，然而后代對線蟲的表型反應相對于親本顯現為廣泛的變異。此外，當前對大豆孢囊線蟲的抗性評價是建立在每株孢囊數與已知感病品種比較所得的雌蟲指數，然而在研究中發現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的抗性評價對于育種有一定的局限性。農田有害生物控制學科組王從麗研究員團隊和東北農業大學陳慶山教授團隊合作首次利用大豆染色體代換系（CSSLs）群體展開了對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與輪回親本回交，然后經基因組標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準確的定位與性狀是否相關。因此，通過表型篩選CSSLs可以有效地識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，黑龍江省當地的主栽品種綏農14為回交親本的背景，這是我國東北目前唯一一個大豆代換系群體，同時這兩個親本的根重差異比較大，所以是用來評價每克根重孢囊數的理想群體。該研究通過對162個代換系群體進行表型篩選和高通量測序，首次報道了大豆孢囊線蟲每克根孢囊數（CGR）的QTL定位，也是首次利用CSSLs來評估大豆孢囊線蟲雌蟲指數FI和CGR的報道。表型鑒定發現代換系的FI和CGR分布范圍很廣，有超親后代（圖1）；FI和CGR的相關性非常低，CGR和根重的相關性明顯高于FI和根重的關系。利用單因素標記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QTLs（圖2），其分布覆蓋了大豆的20條染色體，這些QTLs具有很強的加性效應，解釋了SCN5.6-15.5%的FI表型貢獻率，6.1-36.2%的CGR表型貢獻率。其中有25個QTLs抗性來自于ZYD00006，13個QTLs來自于綏農14，表明感病的雙親對于超親遺傳都有貢獻，同時間接解釋了SCN抗性的復雜性及其與目前已經報道分布于所有染色體數量多于300個QTLs的原因。研究發現在缺少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，這對高效育種具有重要的指導意義。同時發現對SCN有耐性并適合于東北種植的具有綏農背景的代換系株系具有潛在的應用價值。
該研究成果于近期發表在國際期刊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基金、黑龍江省重點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://acsess.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/tpg2.20091.
圖1 大豆孢囊線蟲雌蟲指數FI和每克根孢囊數CGR在大豆代換系群體中的表型分布（2018和2020試驗）。
圖2 與大豆孢囊線蟲雌蟲指數FI和每克根孢囊數CGR相關的QTLs在染色體上的位置（物理圖譜）
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