国外大豆种质资源对大豆花叶病毒株系3（SMV3）的抗性评价

doi:10.16035/j.issn.1001-7283.2022.06.009

国外大豆种质资源对大豆花叶病毒株系3（SMV3）的抗性评价

齐广勋^,¹, 董岭超¹, 张伟², 袁翠平¹, 刘晓冬¹, 王英男¹, 董英山¹, 王玉民^,¹, 赵洪锟^,¹

¹吉林省农业科学院大豆研究所，130033，吉林长春

²吉林省农业科学院植物保护研究所，136100，吉林公主岭

Evaluation of Resistance to Soybean Mosaic Virus Strain 3 (SMV3) in Foreign Soybean Germplasm Resources

Qi Guangxun^,¹, Dong Lingchao¹, Zhang Wei², Yuan Cuiping¹, Liu Xiaodong¹, Wang Yingnan¹, Dong Yingshan¹, Wang Yumin^,¹, Zhao Hongkun^,¹

¹Soybean Institute, Jilin Academy of Agricultural Sciences, Changchun 130033, Jilin, China

²Institute of Plant Protection, Jilin Academy of Agricultural Sciences, Gongzhuling 136100, Jilin, China

通讯作者: 王玉民，研究方向为野生、栽培大豆种质资源创新与利用，E-mail：wangym@cjaas.com；赵洪锟，研究方向为大豆种质资源鉴定与评价，E-mail：zhaohk@126.com

收稿日期: 2022-03-29 修回日期: 2022-07-25 网络出版日期: 2022-10-11

基金资助:

国家重点研发计划(2016YFD0100201)
吉林省农业科技创新工程团队项目(CXGC2021TD111)
吉林省农业科技创新工程重大项目(CXGC2017ZD014)

Received: 2022-03-29 Revised: 2022-07-25 Online: 2022-10-11

作者简介 About authors

齐广勋，主要从事大豆种质资源创新与利用研究，E-mail：qiguangxunyl@163.com

摘要

大豆花叶病毒病是危害大豆生产的主要病害之一。为今后开展抗大豆花叶病毒育种工作提供基础材料，对222份国外大豆种质资源进行了抗SMV3强毒株系的鉴定评价。结果表明，供试材料对SMV3株系的抗性变异丰富，病情指数呈连续分布，变化范围为12.82%~92.59%。2年重复鉴定筛选出10份高抗资源，占供试材料的4.51%，分别来自日本（4份）、美国（3份）、加拿大（2份）和韩国（1份）。10份高抗资源在播种类型、生育日数、百粒重、株高、种皮、种脐、花色和茸毛色等性状上存在丰富的遗传变异。

关键词： 大豆; 国外种质资源; 花叶病毒SMV3; 抗性鉴定

Abstract

Soybean mosaic virus is one of the major diseases endangering soybean production. In order to provide excellent resources for soybean mosaic virus strain resistance breeding in the future, 222 foreign soybean germplasm resources were identified and evaluated for resistance to SMV3 virulent strains. The results showed that the resistance variation of the tested materials to SMV3 strains was rich and the disease index was continuously distributed. The variation ranged from 12.82% to 92.59%. After two-year repeated identification, ten high resistance resources were screened, accounting for 4.51% of the tested materials, which were from Japan (4), America (3), Canada (2) and Korea (1). The ten high resistance resources, riched in genetic variation in sowing type, growth period, 100-seed weight, plant height, seed coat, hilum, flower color, pubescence color and other traits.

Keywords： Soybean; Foreign germplasm resources; Soybean mosaic virus strain 3; Resistance identification

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本文引用格式

齐广勋, 董岭超, 张伟, 袁翠平, 刘晓冬, 王英男, 董英山, 王玉民, 赵洪锟. 国外大豆种质资源对大豆花叶病毒株系3（SMV3）的抗性评价. 作物杂志, 2022, 38(6): 70-74 doi:10.16035/j.issn.1001-7283.2022.06.009

Qi Guangxun, Dong Lingchao, Zhang Wei, Yuan Cuiping, Liu Xiaodong, Wang Yingnan, Dong Yingshan, Wang Yumin, Zhao Hongkun. Evaluation of Resistance to Soybean Mosaic Virus Strain 3 (SMV3) in Foreign Soybean Germplasm Resources. Crops, 2022, 38(6): 70-74 doi:10.16035/j.issn.1001-7283.2022.06.009

大豆花叶病毒（soybean mosaic virus，SMV）病是大豆生产中的主要病毒性病害之一^[1]。病害导致豆荚数量减少、百粒重降低、籽粒斑驳、蛋白质和脂肪含量降低，严重影响大豆的产量和品质。流行年份可造成减产15%~50%，严重时可达70%以上，甚至绝产^[2⇓-4]。减少种子携带病毒传播、喷洒化学药剂等措施均不能有效防治。因此，培育抗病品种是最经济、有效、安全的防治方法，而筛选抗性材料是培育抗性新品种的前提和基础。自2003年起，我国已将大豆对花叶病毒的抗性作为品种审定的重要指标之一^[5]。近年来培育的大豆新品种对SMV的抗性有一定程度的提高。

东北地区是我国大豆的主产区，大豆花叶病毒病发生严重。病毒株系主要有SMV1、SMV2和SMV3，其中SMV3致病性强、抗原少，为强毒株系^[6⇓⇓-9]。近20年来，国内学者在SMV3抗性鉴定方面做了大量研究工作。郑翠明等^[10]从348份大豆种质资源中鉴定出113份高抗资源，其中，从77份国外种质资源中鉴定出17份高抗资源。徐刚等^[11]从107份栽培大豆和130份野生大豆资源中分别鉴定出3和4份高抗资源。李文福等^[12]从556份大豆资源中鉴定出成株和籽粒斑驳均表现抗性的资源76份。李开盛等^[13]从108份野生大豆和83份栽培大豆中分别鉴定出4和13份高抗资源。滕卫丽等^[14]从103份大豆资源中鉴定出33份高抗资源。张伟等^[15]对来自吉林省的54份资源材料进行抗性鉴定，其中有17份表现高抗。高赛男等^[16]从46份农家种大豆资源中筛选出6份高抗资源。张子戌等^[4]从主要来源于东北地区的349份大豆种质资源中鉴定出6份高抗资源。陈爱国等^[17]从来自辽宁省的120份野生大豆资源中鉴定出6份抗性资源。尽管国内学者筛选出一批抗花叶病毒的大豆资源，但由于我国大豆遗传基础狭窄，综合性状突出的资源不能满足大豆抗花叶病毒育种工作的需求。因此，筛选综合性状突出的优异资源仍是培育新品种工作的关键。

国外大豆种质资源与我国大豆种质资源存在明显的遗传差异，国外优异种质资源的引进是拓宽我国大豆遗传基础的重要基因来源^[18]，引进的优异资源在提高我国大豆品种生态适应性、产量、抗性和改善品质等方面具有重要意义^[19-20]。本研究以222份国外大豆种质资源为试验材料，接种我国东北地区强毒株系SMV3进行鉴定评价，旨在筛选高抗种质资源，为抗大豆花叶病毒遗传改良提供优异资源。

1 材料与方法

1.1 供试材料

供试的222份国外大豆资源来源于美国、俄罗斯和日本等11个国家，由中国农业科学院作物科学研究所提供。感病对照品种为九农9号，抗病对照品种为中黄35。大豆花叶病毒株系为东北地区强毒株系SMV3，由吉林省农业科学院植物保护研究所提供。

1.2 试验设计

鉴定试验于2017年和2018年的7月在吉林省农业科学院大豆研究所（吉林公主岭，124°48′ E，43°31′ N）试验田进行。2017年对供试材料进行SMV3初步鉴定，2018年对2017年筛选的高抗资源进行重复鉴定。试验设计为随机区组排列，行长3m，1行区，穴距15cm，等距点播。

采用人工摩擦接种的方法将-80℃超低温冰箱冷冻的典型病叶接种在高感品种九农9号植株上繁殖，症状明显后采集典型新鲜叶片并剪碎，按照1:20比例加入0.1mol/L pH 7.0的磷酸缓冲液，于冷冻条件下研磨成匀浆作为接种菌液。

待第1片三出复叶充分展开时，将接种菌液（含2%粒径22µm的金刚砂）摇匀，用短毛刷人工摩擦微创伤叶面，并接种SMV3菌液。以九农9号为感病对照，中黄35为抗病对照，检测环境条件和接种操作对鉴定试验的稳定性。

1.3 抗病评价

接种20~30d后，待病害特征明显、症状稳定时对每份材料进行单株调查。单株病情分级标准参照张子戌等^[4]的鉴定方法，将病情级别划分为6级：0级、1级、3级、5级、7级和9级（表1），记录病情级别和调查的总株数，计算病情指数（DI）。根据病情指数按5级划分，确定抗感类型（表2）。

表1 大豆抗花叶病毒病鉴定病情级别及症状

Table 1 Disease level and symptoms in resistance evaluation to soybean mosaic virus

病情级别Disease level	症状Symptoms
0	无症状
1	轻花叶型，植株正常，叶片平展不皱，有黄绿相间的轻花叶
3	重花叶型，植株基本正常，叶片微皱有明显的黄绿相间的花叶
5	皱花叶型，植株接近正常，不矮化，叶片皱缩，有曲叶、突起
7	皱缩型，植株不正常，略矮化，叶片明显皱缩，叶片畸形卷曲
9	矮化型，植株极端矮化，叶片严重畸形卷曲，出现顶端枯死

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表2 对大豆花叶病毒病抗性评价标准

Table 2 Evaluation criteria for soybean resistance to mosaic virus disease

病情指数DI (%)	抗性等级Resistance grade
0≤DI≤20	高抗High resistance (HR)
20<DI≤35	抗病Resistance (R)
35<DI≤50	中抗Moderately resistance (MR)
50<DI≤70	感病Susceptible (S)
70<DI≤100	高感High susceptible (HS)

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$ D I(\%)=\frac{\sum(s \times n)}{N \times S} \times 100$

式中，DI为病情指数，s为病情级别的代表数值，n为病情级别的植株数，N为调查总株数，S为最高病情级别的代表数值。

1.4 农艺性状调查

供试材料的农艺性状调查参照《大豆种质资源描述规范和数据标准》^[21]进行。分别于2017年和2018年的4月30日在吉林公主岭繁殖圃种植，盛花期调查花色和茸毛色，成熟期调查株高和生育日数，收获后调查种子有关性状。种质资源来源地和播种类型等参照《中国大豆品种资源目录》^[22-23]。

1.5 数据处理

采用Excel 2019和SPSS 19软件对数据进行整理、病情指数分布、单变量一般线性模型对病情指数进行差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 引进种质资源对SMV3抗性初步鉴定

由图1可知，鉴定结果表明，供试材料病情指数呈连续分布，变化范围为12.82%~92.59%，抗性差异明显。从表3可知，20份材料表现高抗，占供试材料的9.01%，其中10份来自美国，5份来自日本，3份来自韩国，2份来自加拿大；抗性材料有6份，占供试材料的2.70%；中抗材料有36份，占供试材料的16.22%；感病材料有155份，占供试材料的69.82%；高感材料有5份，占供试材料的2.25%。高抗资源集中分布在北美洲的美国和加拿大、东亚的日本和韩国。来自俄罗斯、巴西、德国和尼日利亚等国家的资源抗性级别均在中抗以下。来自意大利、泰国和朝鲜的资源均为感病级别。

图1

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图1 国外222份大豆种质资源病情指数分布

Fig.1 Disease index distributions of 222 introduced soybean germplasm resources

表3 国外大豆种质资源对SMV3抗性的统计

Table 3 Resistance statistics to SMV3 of introduced soybean germplasm resources

抗性级别 Resistance grade	美国 America	俄罗斯 Russia	日本 Japan	巴西 Brazil	加拿大 Canada	德国 Germany	韩国 Korea	意大利 Italy	泰国 Thailand	朝鲜 DPRK	尼日利亚 Nigeria	合计 Total
高抗HR	10	0	5	0	2	0	3	0	0	0	0	20
抗R	6	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	6
中抗MR	30	2	1	1	0	1	0	0	0	0	1	36
感S	110	18	11	3	3	3	1	3	2	1	0	155
高感HS	3	0	0	2	0	0	0	0	0	0	0	5
合计Total	159	20	17	6	5	4	4	3	2	1	1	222

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2.2 高抗种质资源重复鉴定

2018年对上年鉴定的20份高抗资源进行重复鉴定，2年均表现稳定高抗的种质资源有10份，占供试材料的4.51%。由表4可知，其中4份（WDD01215、WDD02286、WDD02292和WDD02355）来自日本，占日本材料（17份）的23.53%；3份（WDD00412、WDD01622和WDD03001）来自美国，占美国材料（159份）的1.89%；2份（WDD03137和WDD03156）来自加拿大，占加拿大（5份）材料的40.00%。其中，WDD03137和WDD03156在重复鉴定中病情指数均处于最低，表明对SMV3具有较强的抗性，WDD03137资源2年鉴定的平均病情指数最低，为7.40；1份（WDD02178）来自韩国，占韩国（4份）材料的25.00%。

表4 10份高抗资源病情指数及性状特征

Table 4 Disease index and characteristics of ten high resistance resources

序号 Number	统一编号 Accession number	品种 Variety	2017年病情指数 Disease index in 2017 (%)	2018年病情指数 Disease index in 2018 (%)	来源 Source	播种类型 Sowing type	种皮 Seedcoat	脐色 Hilum color	花色 Flower color	茸毛色 Pubescence color	株高 Plant height (cm)	生育日数 Growth duration (d)	百粒重 100-seed weight (g)
1	WDD00412	Cloud	16.05	12.08	美国	春播	黑	黑	白	灰	128.04	123	15.88
2	WDD01215	Saikai20	14.07	17.87	日本	春播	黄	褐	紫	灰	57.58	130	16.26
3	WDD01622	Epps	16.67	11.11	美国	夏播	黄	黑	紫	灰	48.68	114	12.20
4	WDD02178	Suwon123	13.73	10.58	韩国	夏播	黄	褐	紫	灰	64.62	114	16.32
5	WDD02286	关东102	17.46	9.52	日本	夏播	黄	黄	紫	灰	45.34	106	21.40
6	WDD02292	中特1号	17.65	10.37	日本	夏播	黄	黄	紫	灰	48.78	106	23.88
7	WDD02355	Yumeyutaka	18.52	9.52	日本	夏播	黄	黄	紫	灰	38.34	105	23.36
8	WDD03001	M044	14.81	16.91	美国	夏播	黄	褐	白	灰	69.34	130	13.34
9	WDD03137	CA5	12.82	1.98	加拿大	春播	黄	褐	紫	灰	112.00	126	16.38
10	WDD03156	CA26	13.13	9.44	加拿大	春播	黄	褐	紫	棕	132.06	130	15.56

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对重复鉴定表现高抗资源进行方差分析（表5）表明，10份高抗资源间抗性较稳定，差异不显著（F=1.138，P>0.05）。不同年份间方差分析结果表明，2年鉴定结果差异显著（F=9.505，P<0.05），2017年与2018年不同资源间的平均病情指数分别为15.49%和10.94%。稳定高抗的10份资源可用于对SMV3抗性遗传机制的研究，同时可为抗花叶病毒病新品种的培育提供亲本材料。

表5 重复鉴定高抗资源抗性方差分析

Table 5 Variance analysis of high resistance resources in repeated identification

变异来源 Source of variation	Ⅲ型平方和 Type Ⅲ SS	自由度 Degree of freedom	均方 Mean square	F值 F-value	显著性 Significance
校正模型Corrected model	215.102^a	10	21.510	1.974	0.160
截距Intercept	3492.929	1	3492.929	320.602	0.000
品种Variety	111.550	9	12.394	1.138	0.425
年份Year	103.551	1	103.551	9.505	0.013
误差Error	98.054	9	10.895
总计Total	3806.085	20
校正总计Corrected total	313.156	19

a. R²=0.687，调整R²=0.339

a. R²=0.687, Adjusted R²=0.339

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2.3 高抗种质资源农艺性状分析

对10份高抗种质资源的生育期、株高和百粒重等数量性状及种皮、种脐、花色和茸毛色等质量性状调查（表4）表明，株高变幅为38.34~ 132.06cm，生育日数范围为105~130d，百粒重变幅为12.20~23.88g，其变异系数分别为45.50%、8.48%和21.83%。其中，来源美国的3份资源百粒重普遍较小（15.88、12.20、13.34g），平均13.81g；来源日本的4份资源百粒重最大（16.26、21.40、23.88、23.36g），平均21.23g。日本材料的株高最矮（57.58、45.34、48.78、38.34cm），平均47.51cm；来自加拿大的2份材料株高最高（112.00、132.06cm），平均122.03cm。播种类型分为春播和夏播，春播类型有4份，占40%，分别来自加拿大2份、美国1份、日本1份；夏播类型的有6份，占60%，分别来自日本3份、美国2份、韩国1份。种皮颜色有黑和黄2种，黑种皮1份来自美国，占10%，黄种皮9份，占90%。花色分为白花和紫花，白花2份均来自美国，占20%，紫花8份，占80%。种脐颜色分为黑、褐、黄3种，其中，黑脐2份，占20%，褐脐5份，占50%，黄脐3份，占30%。10份高抗资源的农艺性状遗传变异丰富。

3 讨论

本研究结果表明，国外大豆种质资源在人工接种SMV3鉴定后，病情指数变异幅度较大，各个抗性级别均有种质资源分布，说明在SMV3株系抗性上存在丰富的遗传多样性。2年重复鉴定出的稳定高抗种质资源占比总鉴定资源的4.51%，低于国内其他学者^{[10,13⇓⇓-16]}报道的研究结果。已有研究主要是选用国内资源对东北大豆花叶病毒强毒株系SMV3进行鉴定，推测原因是国内品种审定单位提高了对SMV3抗性品种选育标准，使得国内品种对花叶病毒SMV3的抗性有所提高。而在国外，SMV3并不是流行株系，这些引进资源来源地分布不均匀，具有一定的地域性。且尚未见对我国东北强毒株系SMV3抗性鉴定评价的报道，可能缺少抗性基因所致。

精准鉴定是合理利用的前提，抗大豆花叶病毒鉴定方法主要有田间蚜虫感染、网室人工接种和田间人工接种等^[24⇓-26]。田间蚜虫感染法易于操作、省时省力、贴近大田环境，但病毒数量及蚜虫传播均匀程度是影响鉴定结果的关键因素，且易受田间环境的影响。网室人工接种是最常见的鉴定方法，最大限度地保证了人工操作环境的一致性，但也是自然条件限制程度最大的方法。田间人工接种法最大限度地保证接种的均匀性，又能在自然环境下鉴定，同样蚜虫群体的传播也是影响鉴定结果的因素。本试验采用田间人工接种法鉴定，2年重复鉴定高抗种质资源的平均病情指数分别为15.49%和10.94%，相对比较稳定。从病情指数上分析，2017年田间人工接种鉴定发病情况重于2018年。但2017年鉴定出的20份高抗种质资源在第2年的重复鉴定中有10份表现高抗（HR）级别，其余10份材料病情指数在22.81%~33.33%，均表现为抗性级别，推测花叶病毒发病的轻重与不同年份大田气候条件的影响有关。

国外大豆种质资源为我国的大豆遗传改良做出了重要贡献。据统计，我国在1923-1995年共育成了651个大豆品种，其中有224个品种具有国外大豆血缘，如合丰25、东农36和冀豆7号等^[19]。基于分子标记的遗传多样性分析表明，美国和日本的大豆品种与我国大豆品种间存在明显遗传差异，是重要的优异基因来源^[18]。本试验重复鉴定的10份高抗种质资源来自日本、美国、加拿大和韩国，来源广泛，且在播种类型和农艺性状方面存在丰富的遗传变异。这些高抗种质资源有利于拓宽我国大豆种质资源的遗传基础，为下一步的抗SMV3的机理研究及对我国东北生态区抗SMV3新品种培育提供基础材料。

4 结论

本研究通过田间人工接种的方法对国外引进的222份大豆种质资源进行了SMV3的抗性鉴定。重复鉴定出10份高抗资源，占供试材料的4.51%，分别来自东亚的日本和韩国，北美洲的美国和加拿大。10份高抗资源的株高为38.34~132.06cm，生育日数为105~130d，百粒重为12.20~23.88g，其变异系数分别为45.50%、8.48%和21.83%。在种皮、种脐、花色和茸毛色等性状及播种类型方面存在明显差异。

参考文献

原文顺序

文献年度倒序

文中引用次数倒序

被引期刊影响因子

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