抗胞囊线虫大豆种质资源与功能基因的发掘

摘要

大豆是我国重要的油料作物和粮饲兼用作物，是植物蛋白的主要来源。但目前我国大豆生产供不应求，进口急剧上升，大豆产业面临着严重挑战。尤其是近年来随着连年种植大豆，大豆病害的发生越来越严重，大豆胞囊线虫(soybeancyst nematode; SCN)是大豆第一大病害，利用抗病大豆品种是防治SCN的主要措施，但由于SCN存在多个生理小种，单一抗病品种使用年限增长，抗病性会逐步甚至完金丧失。针对这些问题，本研究分析鉴定了大豆连作田间SCN的主要生理小种，开发了新的抗SCN的大豆种质资源及相关分子标记，研究了一个豆科植物特有的基因家族对SCN抗性的影响，获得了以下主要结果:
　　1、根据对鉴定SCN生理小种大豆标准品种（系）接种试验，发现从中国农业科学院廊坊大豆栽培基地采集丰含SCN的土壤样品中，SCN以4号生理小种为主，但也存在少量其它生理小种。
　　2、鉴定获得二个对SCN4具有高度抗性的新大豆品系(PI437654、PI438489B)并获得相关的分子标记。以高抗品系PI437654、PI438489B与高感品种Williams82为材料，获得分布在大豆20个连锁群上的73对多态SSR分子标记，其中18个SSR标记与PI437654和PI438489B SCN4抗性相关联，和PI437654抗性相关联的有:satt050、satt174、satt619、AW132402、satt020、AW781285、satt005、satt038、satt142、sat170、satt631、satt358;和PI438489B抗性相关联的有:satt050、satt619、AW132402、satt197、satt396、satt578、satt399、satt343、Sat_170、satt481、satt336。这些标记具有共显性、重复性、稳定性。对PI438489B×W82 F2代进行初步分析发现PI438489B对SCN4的抗性性状符合孟德尔遗传定律，呈3∶1分离，推定由一显性主基因控制SCN4抗性。
　　3、研究了一个豆科植物特有的基因家族对SCN4抗性的影响。这个蛋白家族成员氮端含有一个独特的高尔基体定位跨膜(transmembrane; TM)域，其中大部分成员还带有WRKY或Exo70功能域。通过发根农杆菌介导的转基因大豆发根接种试验，发现过表达GmExo70J7 and GmExo70J12能显著增强大豆发根的SCN4抗性，相反，只有氮端域的GmWRP1截短体及另一个只含TM的蛋白成员过量表达能显著减低大豆发根的抗性。这些结果表明这一豆科植物特有的蛋白家族及含有的跨膜功能域在大豆与互作中具有重要作用。

目录

声明

致谢

摘要

缩略词表

1 引言

1．1 大豆胞囊线虫

1．1．1 大豆胞囊线虫危害症状

1．1．2 大豆胞囊线虫的生物和生活史

1．1．3 大豆胞囊线虫的生理分化

1．1．4 大豆胞囊线虫的防治

1．2 SSR分子标记及其应用

1．2．1 主要分子标记

1．2．2 SSR分子标记

1．2．3 SSR标记在大豆抗胞囊线虫研究中的应用

1．2．4 大豆抗胞囊线虫相关基因的筛选

1．3 本文的研究目的和意义

2 大豆抗胞囊线虫SSR分子标记的筛选

2．1 材料与方法

2．1．1 供试材料

2．1．2 大豆胞囊线虫粗提物的获取

2．1．3 大豆胞囊线虫精提物的提纯

2．1．4 大豆胞囊线虫卵的提取

2．1．5 大豆胞囊线虫卵的接种

2．1．6 鉴定胞囊线虫生理小种和确定生理分化现象

2．1．7 大豆抗SCN4分子标记SSR的筛选

2．2 结果与分析

2．2．1 胞囊线虫生理小种和确定生理分化现象

2．2．2 大豆抗胞囊线虫SSR引物的筛选

2．3 讨论与小结

3 大豆GmWRP1和GmExo70J的胞囊线虫抗性鉴定

3．1 引言

3．2 材料与方法

3．2．1 RNA的提取及cDNA的合成

3．2．2 植物表达载体的构建

3．2．3 发根农杆菌侵染大豆遗传转化

3．2．4 发根农杆菌介导的大豆发根及GFP阳性检测

3．3 结果与分析

3．4 讨论与小结

4 结论

参考文献

附录