不同原生境来源野生大豆抗花叶病毒(SMV)综合评价及聚类分析

陈爱国，王 岩，孟未来，李兆波，崔晓光，吴 禹

(辽宁省农业科学院创新中心，辽宁 沈阳 110161)

大豆花叶病是由大豆花叶病毒(soybean mosaic virus，SMV)引起的世界性大豆病毒病害，严重影响大豆的产量和品质，且没有相对有效的药剂对其进行有效防治。因此，对大豆花叶病毒病最有效的防治措施是培育抗病品种，寻找当地流行病毒株系的抗原材料。目前，针对栽培大豆抗病材料筛选的研究较多，刘玉芝、周新安、李凯、王大刚等陆续从培育出的栽培品种中筛选出了一批抗病材料且部分已经应用于育种中[1～4]。然而，栽培品种遗传背景狭窄，抗病材料的应用有一定局限性，拓展抗性基因来源是急需解决的问题。

一年生野生大豆(Glycine soja)是栽培大豆的近缘野生种，具有丰富的遗传多样性，是研究大豆起源、进化、分类的宝贵资源。其与栽培大豆间杂交结实性良好，可将野生大豆携带的优异基因导入栽培大豆中，因此，被认为是改善大豆品质、抗病性和抗逆性的重要基因来源。野生大豆未经过人工驯化和育种筛选，因此，保留了很多抗性基因，如抗花叶病毒病、抗灰斑病、抗蚜虫、抗包囊线虫等基因[5]，因此，开展野生大豆抗病材料的筛选对拓宽抗病基因来源，丰富大豆品种遗传背景具有重要意义。目前，针对野生大豆的抗病资源筛选相对较少，陈珊宇等、李开盛等、史凤玉等分别筛选出了少数对当地病毒株系具有一定抗性的材料，本研究不仅对试验材料进行了抗病鉴定，还对不同原生境来源的野生大豆资源及其重要农艺性状进行了聚类分析[6～8]。

1 材料与方法

1.1 供试品种与田间播种

将2012～2015年间采集于辽宁省全省范围内的6 000余份野生大豆资源归类为4种不同原生境类型：干旱地区(Ⅰ)、沿海地区(Ⅱ)、山丘地区(Ⅲ)、内陆平原地区(Ⅳ)。分别从4个不同原生境类型中各选取品种30个，共计120个品种进行抗病鉴定。

鉴定品种采用多年鉴定，取平均值，分别于2017年、2018年播种于辽宁省农业科学院试验田内，小区采用2 m行长，株距20 cm，每个品种种植22株，每隔20行种植1行感病品种作为接种对照。

1.2 供试病毒株系

病毒株系选用东北地区流行的SMV-1、SMV-3号株系(吉林省农业科学院提供)。每个病毒株系分别在吉林省农业科学院防虫网室内繁殖保存。

1.3 接种方法

采用摩擦接种法，接种前对研钵、研棒刷子等工具消毒，避免不同株系的交叉感染。取南农1138-2上繁殖株系的症状典型的叶片加0.1M、pH7.3 ～7.4的磷酸缓冲液(约每1g新鲜叶片加5

ml缓冲液)和少许金刚砂(600目)在研钵中研成匀浆备用。当供试材料第一片复叶完全展开时，用毛刷将病毒匀浆涂到展开的复叶上，30min后清水冲洗。第三片复叶展平时重复接种1次。

1.4 病情及抗性分级标准

病毒接种7d后开始抗性调查，包括症状类型、发病率、病级，此后持续 28d，每 7d调查1次，汇总数据并计算病情指数[9]。

单株的病情分级标准参考Zhi等的方法，分为无症状、花叶和坏死[10]。其中将花叶、坏死2种类型各分5级分别统计。若在同一植株上同时有花叶、坏死2种表现，则病级取5级分类中较高一方。抗病性根据各个品种的病情指数采用6级标准来确定(表1)。

表1 大豆花叶病毒抗性鉴定标准

1.5 农艺性状调查

对供试野生大豆品种的叶形(X1)、叶大小(X2)、花色(X3)、荚熟色(X4)、种皮色(X5)、泥膜有无(X6)、粒形(X7)、单荚粒数(X8)、百粒重(X9)、种脐色(X10)、子叶色(X11)、株高(X12)等12个关键农艺性状进行了调查和记录。

1.6 数据分析

试验数据用浙江大学唐启义、冯明光编写的实用统计分析及其数据处理软件DPS9.50进行各性状相关性分析和聚类分析[11]。

2 结果与分析

2.1 野生大豆对SMV的抗性鉴定

对不同原生境的120份野生大豆进行田间抗SMV鉴定及其分布，结果见表2、表3。从表中可以看出，各供试野生大豆品种对2种病毒株系的病情指数变化幅度均较大，SMV-1为0%～100%，平均为48.59%，变异系数44.8%，其中表现为高抗的野生大豆有 1份，为 LYD140983，占比0.83%，表现为抗病的有7个，占供试野生大豆的5.8%，病情指数为 5.5～15.0；表现中抗的有 22份，病情指数为16.7～35.3，占供试野生大豆的18.3%。SMV-3病情指数 0%～

100%，平均为59.1%，变异系数44.1%，与SMV-1中表现不同，在SMV-3抗性鉴定中未发现高抗材料，表现为抗病的有6个，占供试野生大豆的5%，病情指数为4.1～14.5；表现中抗的有19份，病情指数为18.0～35.4，占供试野生大豆的15..8%。2种SMV的中感、感病、高感材料数量及病情指数差异也较大，SMV-1有70份，占供试野生大豆的58.3%，平均病情指数为57.9%；SMV-3有75份，占供试野生大豆的62.5%，平均病情指数为68.9%。

2.2 不同原生境野生大豆抗病性比较分析

由表4、表5可知，不同原生境类型的野生大豆对2中SMV的抗性表现有一定差异。沿海地区(Ⅱ)的材料抗性表现最好，平均病情指数为48.3，对SMV-1和SMV-3表现出中抗及以上的材料分别为13份、9份，占本类型材料的 43.3%、30%；干旱地区(Ⅰ)的材料平均病情指数为56.2，对2种SMV表现出中抗及以上的为6份、4份，占本类型材料的20%、13.3%；山丘地区(Ⅲ)的材料平均病情指数为56.2，对2种 SMV表现出中抗及以上的为7份、6份，占本类型材料的23.3%、20%；；内陆平原(Ⅳ)的材料平均病情指数为55.3，对2种SMV表现出中抗及以上的为4份、6份，占本类型材料的13.3%、20%。

表2 野生大豆品种对两种SMV的抗性反应

表3 分别接种2种SMV后野生大豆品种的抗性分布

表4 不同原生境类型的材料对SMV-1、SMV-3株系的抗性分布

表5 不同原生境类型的材料接种2种SMV后的病情指数

2.3 野生大豆农艺性状及抗病性的相关性分析

由表6可知，花色与叶形、粒形与荚熟色、脐色与花色和粒形、子叶色和泥膜有无均表现出显著正相关，其中脐色与花色和粒形的相关系数最高，分别为0.32和0.36。病情指数与叶大小和株高分别呈显著负相关和显著正相关，相关性分别为-0.17和0.14。

表6 120份野生大豆资源12个性状及病情指数的相关系数

2.4 基于野生大豆12个农艺性状的聚类分析

利用DPS软件，采用系统聚类，聚类距离运用欧式距离，采用离差平方和法，对120份野生大豆种质资源进行聚类分析(图1)。在9.63距离水平上，120份种质资源聚类分为3个大组群。第Ⅰ组群仅有两份材料，占1.7%，这两份材料跟其他材料遗传距离均较大，其中 LYD141046对2种SMV的抗性也较高，因此，可作为抗源材料用于抗病后代的筛选；第Ⅱ组群有 8个材料，占6.7%；大部分材料被归为第Ⅲ组群，有110个材料，占91.6 %，在5遗传距离水平上，第 III组群又可被划分为若干个亚群组。从总体聚类结果看，不同原生境来源的野生大豆在不同的大群组以及亚群组中分布均衡，没有产生地域性分类，因此，不同的生长环境对野生大豆农艺性状的多样性没有太大影响。

3 结论与讨论

近年来，随着抗病育种越来越受到关注，抗源材料的筛选作为抗病育种的基础工作成为了众多育种者们首要任务。以往的抗病筛选工作多以栽培大豆为材料，并且筛选到的抗病材料多为农家品种，新培育的品种中具有较高抗性的较少[12～14]。以遗传背景更加丰富、遗传多样性更高的野生大豆为材料进行抗病资源筛选的相关报道较少。已有相关研究表明，不同的野生大豆材料间SMV抗性有显著差异，但大部分材料属于高感或感病，只有少数材料具有较高的抗性，并且缺少高抗或完全免疫的材料[15～16]。本研究从120份野生大豆资源中筛选出对SMV-1免疫的材料1份(LYD140983)，同时，此材料也对 SMV-3表现较高抗性，高抗材料的筛选比例仅为0.8%，与以往研究基本一致。

不同原生境的野生大豆对SMV的抗性表现略有不同，其中沿海地区的资源对 SMV-1和SMV-3均表现出较高的抗性，平均病情指数分别为44.8和51.7，筛选出的抗性材料所占的比例也较高，分别为43.3%、30%，其他 3个原生境类型之间则没有明显差异，与史凤玉等的研究结果基本一致[17]。野生大豆作为野生资源，这可能是长期的特殊地理、气候因素影响的自然选择的结果。由此可见，抗病野生大豆的收集应以沿海地区为主，对沿海地区来源的野生大豆进行抗SMV筛选，相对更加容易得到抗病资源。

从抗病性和农艺性状的相关分析结果可以看出，病情指数与叶大小和株高分别呈显著负相关和显著正相关，相关系数分别为-0.17和0.14。这可能由于控制野生大豆生物产量的相关基因SMV抗性有一定影响，叶片较小的野生大豆材料，如披针叶、小圆叶的叶片内部结构特性对抵抗SMV可能有一定影响，具体原因需进一步研究探讨。对农艺性状的聚类分析中，未发现不同原生境来源的材料聚集分布，可能由于野生大豆具有较高的遗传多样性，在同一类型原生境中不易进化出较为单一农艺性状类群。LVD140004和LYD141046与其他材料亲缘关系较远，其中LYD141046对2种SMV的抗性均较高，单荚粒数为4，株高为320cm，具有较高的丰产潜力，因此，利用 LYD141046与栽培大豆杂交，有望获得高产、抗病后代。