野生大豆對大豆胞囊線蟲抗性評價

摘要 為調(diào)查不同野生大豆品種與大豆胞囊線蟲之間的拮抗關(guān)系，以野生大豆為材料，進(jìn)行線蟲病土栽培，調(diào)查野生大豆植株的葉片數(shù)、株高、根瘤數(shù)、葉色、葉形、莢果數(shù)、地上鮮重、地下鮮重、胞囊數(shù)，計算大豆植株的雌蟲指數(shù)，根據(jù)雌蟲指數(shù)分級標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)出抗性等級。對野生大豆的9個生物學(xué)性狀進(jìn)行了相關(guān)性分析與聚類分析，結(jié)果表明，供試野生大豆材料中，抗病材料有19份。聚類分析將36種野生大豆材料分為4個類群，其中第Ⅰ類群是較為優(yōu)異的抗病種質(zhì)資源。該研究為栽培大豆抗大豆胞囊線蟲的育種提供理論依據(jù)和支持。

關(guān)鍵詞 野生大豆；大豆胞囊線蟲；相關(guān)性分析；聚類分析

中圖分類號 S476" 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A" 文章編號 0517-6611（2025）03-0137-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2025.03.028

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

Evaluation of Resistance of Wild Soybean to Soybean Cyst Nematode

LI Jia xin， SHI" Feng yu

（Faculty of Agronomy and Biotechnology， Hebei Normal University of Science and Technology， Changli， Hebei 066600）

Abstract To investigate the antagonistic relationship between different wild soybean varieties and soybean cyst nematodes， this experiment used wild soybean as the material to carry out nematode disease soil cultivation， and investigated the number of leaves， plant height， root nodules， leaf color， leaf shape， number of pods， fresh weight above ground， fresh weight below ground and number of cysts in wild soybean plants， calculated the female insect index of soybean plants， and marked the resistance grade according to the female index grading standard. Correlation analysis and cluster analysis were carried out on nine biological traits of wild soybeans， and the results showed that 19 disease resistant materials were tested in wild soybean materials. Cluster analysis divided 36 wild soybean materials into 4 groups， among which group I was the most excellent disease resistant germplasm resource. The conclusions of this study will provide theoretical basis and support for the breeding of cultivated soybeans against soybean cyst nematodes.

Key words Wild soybean;Soybean cyst nematode;Correlation analysis;Cluster analysis

作者簡介 李佳鑫（1999—），女，河北邯鄲人，碩士研究生，研究方向：植物病害生物防治。

*通信作者，副教授，從事植物病害生物防治研究。

收稿日期 2024-03-25

野生大豆（Glycine soja Sieb.et Zucc）屬豆科大豆屬soja亞屬，廣泛分布于中國、朝鮮、俄羅斯、日本等東亞地區(qū)，在我國除新疆、青海、海南其他省份均可見其蹤跡^［1-4］。野生大豆遺傳多樣性豐富，一些優(yōu)點如抗逆性，可以通過種間雜交進(jìn)行遺傳^［5］。我國是大豆的起源國，有著豐富的野生大豆資源，這些資源對于大豆育種具有重要意義^［6-8］。

大豆胞囊線蟲病（soybean cyst nematode，SCN）是大豆生產(chǎn)上的重要病害^［9］。大豆胞囊線蟲屬線蟲綱墊刃目異皮科胞囊線蟲屬。由于其分布廣、寄主多、傳播途徑豐富，極難防治。在大豆的主要生產(chǎn)國，SCN均有發(fā)生^［10］，此病和缺肥、干旱造成的植株地上癥狀相似，在干旱、鹽堿地、土壤透氣良好的環(huán)境發(fā)病嚴(yán)重，在高溫干旱條件下，線蟲的繁殖量會急劇增加，進(jìn)一步加劇病害的擴(kuò)散與危害^［11-12］。

生產(chǎn)上防治線蟲較多的方法是農(nóng)業(yè)防治、化學(xué)防治和生物防治^［13］，但最為有效的方法還是種植抗病品種。目前，PI88788和Peking是2種被廣泛用于大豆育種的抗源材料^［14-15］，然而，隨著這些抗源材料的長期使用，一些大豆抗病品種已經(jīng)出現(xiàn)了對線蟲免疫的情況^［16-17］。研究顯示，部分來源于PI88788的國外抗大豆胞囊線蟲品種已對土壤中多數(shù)線蟲種群失去抗性^［18］。因此需要進(jìn)一步尋找新的抗性來源來拓寬育種品種范圍，分析大豆胞囊線蟲與野生大豆品種之間的關(guān)系，深入研究野生大豆的可利用價值^［19］，對于指導(dǎo)栽培大豆抗大豆胞囊線蟲的育種實踐具有重要意義。

筆者以36種野生大豆為材料，用線蟲病土進(jìn)行栽培，調(diào)查野生大豆植株的生物學(xué)性狀，并對調(diào)查數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)分析，為進(jìn)一步對野生大豆種質(zhì)資源的開發(fā)利用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

野生大豆采自冀東沿海地區(qū)。

感病品種Lee由河北科技師范學(xué)院野生大豆遺傳資源課題組提供。

病土來源于黑龍江頭林鎮(zhèn)大豆胞囊線蟲病田，胞囊量為50個/100 g土。

1.2 試驗方法

1.2.1 病土制備。

將帶有大豆胞囊線蟲的病土與健康土壤按1∶2的比例混合均勻，平均分裝到育苗缽內(nèi)。

1.2.2 試驗設(shè)計。

試驗材料為36種野生大豆和感病品種Lee，每個材料選取成熟飽滿且大小一致的種子 3粒，預(yù)先將種臍背面的種皮用小刀割破以使種子更好的萌發(fā)。將種子種植到育苗缽中，育苗缽按完全隨機區(qū)組設(shè)計擺放于溫室大棚培養(yǎng)，試驗材料種植及生長40 d后調(diào)查生物學(xué)性狀指標(biāo)和根上SCN雌蟲數(shù)。

1.3 調(diào)查項目與方法

1.3.1 生物學(xué)指標(biāo)調(diào)查。

對試驗材料進(jìn)行生物學(xué)指標(biāo)調(diào)查，對葉數(shù)、株高、葉色、葉形、有無莢果等進(jìn)行觀察與記錄，然后挖苗，去除根部土壤，調(diào)查根上根瘤及胞囊數(shù)，進(jìn)行觀察與記錄，最后調(diào)查地上、地下鮮重并進(jìn)行記錄。

1.3.2 大豆胞囊線蟲抗性鑒定。

以Lee為感病對照計算雌蟲指數(shù)^［20］，雌蟲指數(shù)計算公式：

雌蟲指數(shù)=野生大豆單株平均胞囊數(shù)Lee單株平均胞囊數(shù)×100%（1）

雌蟲指數(shù)（FI）分級標(biāo)準(zhǔn)：抗病（R）為0～9%；中抗（MR）為10%～30%；中感（MS）為31%～60%；感?。⊿）為gt;60%。

1.4 數(shù)據(jù)分析

試驗數(shù)據(jù)用WPS Office和DPS進(jìn)行整理和分析。

53卷3期" 李佳鑫等 野生大豆對大豆胞囊線蟲抗性評價

2 結(jié)果與分析

2.1 野生大豆對SCN抗性鑒定

對野生大豆材料的生物學(xué)性狀進(jìn)行統(tǒng)計與分析，并對其進(jìn)行SCN抗性鑒定，結(jié)果見表1。由表1可知，野生大豆材料的FI（雌蟲指數(shù)）為0～66.7%，對SCN 的抗性表現(xiàn)差異明顯。以感病品種Lee為對照，得出抗?。≧）品種有19份，F(xiàn)I為0～8.3%，占供試材料的52.8%；中抗（MR）品種有8份，F(xiàn)I為10.8%～25.0%，占供試材料22.2%；中感（MS）品種有7份，F(xiàn)I為33.3%～52.5%，占供試材料的19.4%；感病（S）品種有2份，F(xiàn)I均為66.7%，占供試材料的5.6%。

2.2 野生大豆生物學(xué)性狀變異系數(shù)分析

由表2可知，不同野生大豆材料在生物學(xué)性狀上存在較大差異，變異系數(shù)為27.00%～117.26%，表現(xiàn)出不同程度多樣性，其中胞囊數(shù)的變異系數(shù)最大，達(dá)117.26%，表明這些材料在抵抗大豆胞囊線蟲感染上有明顯的差異，在抗SCN的育種上選擇潛力較大。試驗材料在莢果數(shù)、胞囊數(shù)上的變異系數(shù)超過50%，而葉片數(shù)、株高、地上鮮重、地下鮮重均低于50%，表明供試野生大豆材料在這些性狀上的表現(xiàn)相對整齊一致。原因可能是供試材料均為冀東地區(qū)野生大豆，類型相對不夠豐富，未表現(xiàn)出較大差異。

2.3 相關(guān)性分析

由表3可知，株高與根瘤數(shù)、莢果數(shù)的相關(guān)系數(shù)分別為0.38、0.38，地上鮮重與株高、根瘤數(shù)、莢果數(shù)、地下鮮重相關(guān)系數(shù)分別為0.71、0.48、0.50、0.51，均達(dá)極顯著正相關(guān)。胞囊數(shù)與葉片數(shù)、株高、根瘤數(shù)、葉色、葉形、莢果數(shù)、地上鮮重、地下鮮重的相關(guān)系數(shù)分別為-0.06、-0.02、-0.07、0.03、0.09、0.14、-0.03、-0.03，與其他生物學(xué)性狀相比，胞囊數(shù)與莢果數(shù)的相關(guān)系數(shù)最大，兩者相關(guān)性較高。

2.4 聚類分析

用DPS軟件，利用多元分析中的系統(tǒng)聚類，聚類距離采用歐氏距離，用離差平方和法進(jìn)行聚類分析^［21］。聚類分析所用原始數(shù)據(jù)見表4，聚類分析結(jié)果見圖1。在82.8歐氏距離下，可以將36個野生大豆材料分為4個類群。各類群的性狀特征見表4。第Ⅰ類群有10個材料，占供試材料的27.8%。第Ⅱ類群有14個材料，占供試材料的38.9%。第Ⅲ類群有8個材料，占供試材料的22.2%。第Ⅳ類群有4個材料，占供試材料比重11.1%。第Ⅰ、Ⅱ類群幾乎包含所有的抗病品種，第Ⅰ類群的胞囊數(shù)平均值最小，變異系數(shù)較高，莢果數(shù)的變異系數(shù)相對較高，綜合而言，第Ⅰ類群的野生大豆材料在育種上有較大的選擇潛力。

3 討論

該試驗選用36個野生大豆材料，經(jīng)線蟲病土栽培后篩選，結(jié)果發(fā)現(xiàn)抗病材料19份，占比52.8%，中抗材料8份，占比22.2%，中感材料7份，占比19.4%，感病材料2份，占比5.6%，供試材料的FI為0～66.7%，對SCN的抗性差異明顯。而從性狀的變異系數(shù)分析結(jié)果可以得出，胞囊數(shù)的變異系數(shù)最大，其次為莢果數(shù)，均超過50%，在抗SCN育種時對這些較大變異系數(shù)的性狀優(yōu)先選擇，會更容易獲得接近目標(biāo)的優(yōu)良材料^［22］。而各性狀之間的相關(guān)性分析則表明株高與根瘤數(shù)、莢果數(shù)達(dá)顯著正相關(guān)。地上鮮重與株高、根瘤數(shù)、莢果數(shù)、地下鮮重達(dá)顯著正相關(guān)。孢囊數(shù)與葉片數(shù)、株高、根瘤數(shù)、葉色、葉形、莢果數(shù)、地上、地下鮮重的相關(guān)性均未達(dá)顯著相關(guān)，但胞囊數(shù)與莢果數(shù)之間的相關(guān)性相對較高，且胞囊數(shù)與葉片數(shù)、株高、根瘤數(shù)、地上、地下鮮重呈負(fù)相關(guān)，這與胞囊線蟲侵染大豆的癥狀相符。未達(dá)顯著相關(guān)的原因可能與試驗材料、種植環(huán)境等有關(guān)。

聚類分析將供試野生大豆材料分為4個類群，其中第Ⅰ類群有較好的種質(zhì)資源，在抗SCN與結(jié)莢果數(shù)上表現(xiàn)優(yōu)異，且第Ⅰ類群的野生大豆材料與其他野生大豆材料親緣關(guān)系較遠(yuǎn)，若對其進(jìn)一步研究與分析，會獲得較為優(yōu)質(zhì)的抗SCN高產(chǎn)的大豆品種。

目前國內(nèi)外都有針對本土生理小種的抗SCN品種，在生產(chǎn)應(yīng)用上也十分廣泛，在一定程度上控制了大豆胞囊線蟲的危害。但由于線蟲的基因多樣性，目前已經(jīng)存在對抗病品種產(chǎn)生免疫的線蟲生理小種，所以繼續(xù)對野生大豆種質(zhì)資源的挖掘與利用十分重要。通過分析與了解野生大豆與大豆胞囊線蟲之間的相關(guān)性，可以縮小抗大豆胞囊線蟲品種的篩選范圍，在這一范圍基礎(chǔ)上，進(jìn)一步進(jìn)行抗病品種的基因型鑒定，能更多地開發(fā)野生大豆的抗性資源，篩選出具有水平抗性的抗源，為之后的分子標(biāo)記輔助育種、基因轉(zhuǎn)化、基因組編輯技術(shù)等多種育種方法提供依據(jù)，利用一些分子層面的操作方法可以將抗大豆胞囊線蟲的新基因?qū)朐耘啻蠖怪?，從而實現(xiàn)培育抗大豆胞囊線蟲大豆新品種的長期目標(biāo)，這對農(nóng)業(yè)和環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展具有十分重要的意義。

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