大豆镰刀菌根腐病拮抗菌的筛选及生防效果

【目的】镰刀菌根腐病是世界范围内大豆生产上最具破坏性的土传病害之一,为获得对禾谷镰刀菌Fusarium graminearum具有较好拮抗效果的生防菌株。【方法】从健康大豆根际土壤分离细菌,平板对峙法筛选拮抗菌株,通过形态观察、生理生化特性、胞外酶活性及促生特性对菌株进行鉴定分析,采用盆栽试验进一步测定菌株生防及促生效果。【结果】筛选出的4株芽孢杆菌和1株假单胞杆菌对F.graminearum的抑菌率均达到60%以上,对F.oxysporum,F.solani,F.longifundum以及F.equiseti也均有一定的抑制作用,其发酵液及挥发代谢物均会影响F.graminearum的生长。5株拮抗菌具有产蛋白酶、纤维素酶以及葡聚糖酶的活性,解磷、解钾、固氮以及产铁载体的能力。综合以上测试结果,菌株20-8具有较强的抑菌及大豆促生效果。根据形态特征及16S rRNA序列分析,将菌株20-8鉴定为暹罗芽孢杆菌(Bacillus siamensis)。该菌株的发酵上清液可以破坏F.graminearum菌丝体结构,无细胞发酵上清液可以显著抑制孢子萌发。室内盆栽防效测定结果表明,20-8的稀释发酵液对F.graminearum引起大豆根腐病的防效可达46.08%,并且促进大豆植株生长。【结论】筛选鉴定的暹罗芽孢杆菌20-8具有解磷、解钾、固氮以及产铁载体及多种胞外酶功能,其稀释发酵液具有较强的抗真菌活性及大豆促生能力,菌株20-8可以用于防治F.graminearum引起的大豆根腐病。

利用高世代转录组测序挖掘控制南方大豆皱叶症候选基因

【目的】南方大豆皱叶症(southern soybean crinkle leaf disease,SSCLD)严重时可导致大豆减产40%左右,利用高世代分离群体转录组测序技术(high-generation segregating populations RNA-seq,HGRNA-seq)挖掘控制SSCLD的候选基因,为揭示SSCLD发生的分子机制提供数据支撑。【方法】以2个南方皱叶症症级差异材料及其衍生的F2:7株系为研究材料,对双亲进行重测序,对12个F2:7单株(7个皱叶,5个正常叶)进行单个样本转录组测序,利用转录组及亲本的SNP/InDel数据进行混池法定位分析,利用转录组表达量差异数据进行GO和KEGG功能注释和富集分析,并在定位区间附近开发7个KASP分子标记,利用230个F2群体构建局部连锁图谱,对转录组数据定位结果进行验证。联合基因定位和转录组分析结果,筛选控制SSCLD的候选基因。【结果】利用混池法把控制皱叶症的基因位点CL12定位在大豆第12染色体末端39231651—40705115 bp的1473464 bp区间内,利用F2群体将控制皱叶症的基因定位于39743275—40948295 bp的1205020 bp区间内,与混池法定位结果基本一致。GO注释结果显示,代谢过程包括免疫系统过程,以及对刺激的反应等,细胞组分主要与膜等相关,KEGG注释结果显示,生物系统通路中主要包括植物-病原菌互作和环境适应等通路。GO富集的表达差异基因主要同跨膜受体蛋白活性、蛋白磷酸化及信号受体活性等方面相关,KEGG富集到的最多差异表达基因(differently expressed genes,DEGs)主要在植物-病原菌互作和植物MAPK信号通路上。结合南方大豆皱叶症诱因特点,选择定位候选区间内与抗病等相关且在外显子上存在非同义突变或表达量有差异的基因作为候选基因,结合qRT-PCR验证,最终确定GLYMA_12G223100、GLYMA_12G223900、GLYMA_12G224100、GLYMA_12G231800和GLYMA_12G233000等5个基因为控制南方大豆皱叶症的候选基因。【结论】HGRNA-seq实现了RNA-seq和BSA-seq相结合,成功挖掘了控制SSCLD的候选基因。

南方土壤中导致大豆皱叶的因子分析

为找出南方大豆皱叶症发生的诱因,本研究从南方土壤中非生物因素和生物因素两个角度进行探索研究。利用混池法和ICP-OES技术研究正常叶混池和皱叶混池的差异元素,利用构建的皱叶残留异质系中皱叶家系材料GY_C和正常叶家系材料GY_N,采用单因素随机区组试验设计,研究皱叶土壤的不同土层、营养液、灰烬、叶浆,进行土壤浸泡液、土壤消毒、氮肥等处理后大豆皱叶材料皱叶症的变化。结果表明:皱叶环境土壤的表层、中层和底层土均可导致GY_C叶片皱缩,中层土中的GY_C叶片皱缩程度略高于表层和底层土。氮磷钾配比失衡的营养液处理GY_C叶片未发生皱缩。ICP-OES分析皱叶混池E 1和正常叶混池E 0的31种元素后,未发现E 1/E 0比值为1.7倍以上的元素,且E 1中锰元素含量低于E 0。皱叶灰烬及土壤浸泡液处理基质后GY_C叶片未发生皱缩。移栽试验表明,南方土壤和基质比例超过3∶1时GY_C长出的新叶依然皱缩,而复种的盆栽中南方土壤和基质比例低于1∶8时GY_C叶片也会发生皱缩,且随着复种次数增加,皱叶程度有所增加。解剖观察皱叶材料的根、茎、叶柄未发现明显的虫害痕迹。-80,60,80,100和120℃处理的南方土壤中GY_C叶片不发生皱缩。综上所述,南方土壤中的微生物因素可能是导致大豆皱叶的关键因子。

大豆花叶病毒抗性基因及分子标记研究进展

大豆花叶病毒(SMV,soybean mosaic virus)病是世界大豆主产区广泛存在且普遍发生的主要病害之一,对大豆的产量和品质均可造成严重危害。本文综合分析了近年来通过遗传定位发现的大豆花叶病毒抗性基因及其紧密连锁的分子标记,探讨了分子标记在提高大豆抗病育种中的应用,总结了R_(SC3(w))、R_(SC14-r)和R_(SC18)等抗大豆花叶病毒基因的物理位置及其候选基因。基于候选基因测序、实时荧光定量PCR、病毒介导基因沉默(VIGS,virus induced gene silencing)和基因编辑CRISPR/Cas9等技术梳理出GsCAD1、GmCAL和GmMLRK1等一系列直接或间接参与大豆花叶病毒抗性的相关基因,为大豆抗大豆花叶病毒基因调控网络的完善奠定了基础。本综述总结分析了大豆与大豆花叶病毒的相互作用机制,聚焦分析大豆抗性基因Rsv3等对大豆花叶病毒抗病机制研究进展,并对抗大豆花叶病毒育种的研究方向提出了展望,以期为大豆抗性基因分子标记的应用和分子调控机制的研究提供参考。

利用抗坏血酸过氧化物酶揭示生防放线菌XFS-4对大豆胞囊线虫的抗性

于2021年在黑龙江省黑河市从大豆根际土壤中分离获得1株对大豆胞囊线虫具有较高活性的放线菌XFS-4,为了解该生防放线菌XFS-4对大豆胞囊线虫的作用机理,以黑河市主栽大豆品种黑河43为试材,用XFS-4发酵液做种子包衣处理,盆栽条件下人工接种大豆胞囊线虫,以未接种作对照,接种后4、7、11、14 d取样,测定大豆叶内抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性变化。同时,以抗坏血酸过氧化物酶基因序列设计引物,利用RT-PCR技术,分析该基因在菌株XFS-4包衣黑河43后抗大豆胞囊线虫过程中的表达差异,从基因转录表达水平上对大豆抗坏血酸过氧化物酶基因(Gm-Apx)进行研究,以发现该基因与大豆胞囊线虫(SCN)抗性之间的关系。结果表明,XFS-4包衣黑河43接种大豆胞囊线虫4、7 d后,APX活性明显高于对照,接种条件下的黑河43 APX活性随大豆生长一直升高。在接种大豆胞囊线虫后,其菌株XFS-4包衣黑河43处理组中,Gm-Apx相对表达量在接种后4、7 d表达上调,而在接种11、14 d表达下调,说明该基因参与了大豆早期防御胞囊线虫的侵染过程,对植物抗性反应及解除胁迫诱导的氧化损害起了很重要的作用。

实验室自繁大豆菌核萌发影响因素研究

采用人工繁育菌核进行萌发试验,研究人工繁育菌核与自然菌核萌发区别及培养时间、形成菌核的菌龄和保存方式对菌核萌发的影响。结果表明,PDA平板培养菌核萌发时间较少,采集菌核萌发时间最长及萌发率最低;PDA平板15 d形成菌核萌发时间短,培养30和45 d菌核萌发时间无明显差异;不同菌龄形成菌核萌发无差异;繁育菌核直接培养萌发时间最短,干燥储存时间越长,后续萌发培养时间越长。

四川省大豆主要病虫害防控现状及绿色防控对策

大豆是四川省重要的粮油作物,巩固提升四川大豆产业,稳定提高大豆的自给率是保障“天府饭碗”的重要举措。文章阐述了四川省大豆主要病虫害种类、病虫害发生特点以及目前防控取得的成效,分析了病虫害防控尤其是绿色防控方面存在的主要问题,并重点提出了选育抗病虫品种、做好病虫监测预警、生态调控、理化诱控、生物防治、科学精准使用化学农药等绿色防控技术对策,以期为我省大豆产业绿色发展提供技术支撑。

大豆高产栽培及病虫害防治对策分析

近年来,我国高度重视大豆产业的发展,先后颁布了各项政策,使我国的大豆种植面积得到进一步扩大。然而由于栽培模式滞后,技术含量偏低,以及市场竞争力薄弱等问题,使得我国大豆产业的发展过于粗放,与一些发达国家相比仍存在明显的差距。本研究就是为了提高大豆的产量与品质,对东北地区大豆高产栽培技术和病虫害防治对策进行持续探究,从而为我国农业经济的发展提供支持支撑。

5种新型拌种剂防治大豆根腐病效果评价

随着大豆重迎茬面积的逐年增加,大豆根腐病的发生严重影响大豆产量和品质,已成为制约大豆生产的主要障碍。本文选用生物菌剂、化学制剂及功能性糖肽酶进行拌种,研究5种拌种剂对大豆根腐病的防治效果及对产量的影响。结果表明,2.9%吡唑酯·精甲霜·甲维悬浮种衣剂和4.23%甲霜·种菌唑微乳剂拌种对大豆根腐病防效较好,持效期长;真菌孢子微生物接种剂和2.9%吡唑酯·精甲霜·甲维悬浮种衣剂拌种大豆产量高。综合来看,2.9%吡唑酯·精甲霜·甲维悬浮种衣剂拌种可以在田间小面积示范推广。

大豆芽期拟茎点种腐病鉴定体系构建及抗性种质筛选

【目的】以具有拟茎点种腐病不同抗性水平的大豆为试材,建立准确快速的大豆芽期室内病害鉴定体系,并基于170份自然群体大豆筛选出高抗病性品种,为大豆拟茎点种腐病的快速高通量鉴定和抗性品种培育提供方法及材料基础。【方法】选取已报道拟茎点种腐病抗性品种齐黄34、感病品种Williams,以及中作09-560、z13-631-2、ZDD26268、辰溪青皮豆1和通县黄豆,挑选各品种大小均一、种皮完好的种子,经过消毒后于黑暗中发芽,在不同萌发时长后分别接种拟茎点种腐病病原菌24、48、72和96 h,统计不同侵染时长下种子表层的菌丝覆盖率与种子腐烂率,确定评价大豆拟茎点种腐病的最适鉴定时期。随后,以该时期的种子表层菌丝覆盖率和种子腐烂率作为评价指标,对自然群体170份不同大豆种质进行抗性鉴定,并划分5个抗病等级,筛选出高抗病性品种。【结果】以种子表层的菌丝覆盖率和种子腐烂率作为评价指标,发现不同抗性水平的大豆在萌发96 h后接种拟茎点种腐病病原菌表现出最为明显的表型差异;进一步比较侵染24、48、72和96 h后的发病情况,发现侵染72 h后的不同品种之间抗病差异最为明显,因此,确定萌发96 h后的芽期大豆侵染72 h为评价不同品种拟茎点种腐病抗性水平的最适时期,随后对170份大豆自然品种进行拟茎点种腐病抗性鉴定,并划为高抗、中抗、中感、感病、高感5个抗病等级,其中Ⅰ级(高抗)品种30个、Ⅱ级(中抗)品种51个、Ⅲ级(中感)品种71个、Ⅳ级(感病)品种4个、Ⅴ级(高感)品种14个,表明大豆种质资源对拟茎点种腐病抗性存在广泛变异。【结论】以萌发96 h后的芽期大豆侵染病原菌72 h作为最佳鉴定时期、种子表层的菌丝覆盖率和种子腐烂率作为拟茎点种腐病的评价指标,该鉴定体系具有较高的准确性与可靠性,可为不同品种室内快速高通量鉴定提供有效方法,进一步筛选出30个高抗种质可为抗病品种选育提供材料基础。

2015—2022年黑龙江省大豆产区大豆胞囊线虫病调查

大豆胞囊线虫病严重制约着黑龙江省大豆产量和品质的提升。为了解黑龙江省大豆胞囊线虫病的分布及发生情况,2015—2022年对黑龙江省大豆种植区进行大范围取样调查。结果显示,大豆胞囊线虫在全省普遍发生。2015—2018年,除2015年在大庆、安达、泰康县和林甸县采集的土样中未检测到胞囊外,其余样品均检出胞囊;每100 g干土中胞囊数随年份的增加而增多,胞囊平均数呈正增长,但孙吴县、依安县及大庆市采样点2017年样品中的胞囊数量和平均增长率相对于2016年略有下降;2015—2016年和2016—2017年胞囊检出率差值结果显示,10个市县的胞囊检出率差值减小,表明土壤中胞囊数量趋于饱和。2019—2022年所有取样地区均检测到SCN,12个市县连续4年的胞囊检出率达到100%;每100 g干土平均胞囊介于3.2~38.7个,相比于2015—2018年略低,富锦市、泰来县和绥滨县4年间测定的胞囊数均小于10个,哈尔滨市和双城市监测的4年中,各年样品平均胞囊数均超过20个。利用Riggs模式鉴定生理小种,结果显示,2015—2018年测定的18个市县优势生理小种以3号为主,此外,在依安县和大庆市同时检测出6号生理小种,在安达市检测出14号生理小种。本研究明确了黑龙江省大豆主产区大豆胞囊线虫病的发病现状,为大豆胞囊线虫病的综合防治和抗线大豆品种选育提供指导。

镰孢菌引发的大豆根腐病及其生物防治研究进展

大豆是我国主要粮食和经济作物之一,但其产量和品质极易受病害影响。大豆根腐病是世界范围内较为常见的大豆病害类型。镰孢菌(Fusarium)是大豆根腐病的主要致病菌之一。本文综述了由镰孢菌引发的大豆根腐病的发生条件、发病症状及病害影响,并分析了镰孢菌引发大豆根腐病的致病性与发病机理。通过尖孢镰孢菌(F.oxysporum)和禾谷镰孢菌(F.graminearum)的致病性研究发现,镰孢菌属菌株可以通过破坏宿主植物免疫应答系统或分泌真菌毒素破坏植物细胞等方式引发大豆根腐病。同时不同病原菌之间还存在协同互作机制,可通过分泌促侵染关键物质协同逃脱宿主植物防御。本文总结了镰孢菌引发的大豆根腐病的生物防治研究进展。生物防治手段集合多个作用靶点于一体,通过转录组学技术能够揭示生物防治的作用机理,而生防微生物固有的活体属性所带来的应用局限性则可通过与农业田间管理、化学防治相结合等方式加以攻破。本文还对关于大豆根腐病乃至各类农业生产病害的生物防治未来研究方向进行了展望。

大豆灰斑病菌基因组学的研究进展

由Cercospora sojina K.Hara引起的大豆灰斑病菌具有生理小种多、爆发性强等特点。近些年随着抗病品种选择压力的增大,大豆灰斑病菌也随之变异,导致了生产上品种抗性丧失,化学防治效果差等诸多问题。前期国内外科学家主要把研究焦点集中在大豆灰斑病菌的抗病亲本筛选、生理小种鉴定及病害发生规律等传统研究手段上,目前随着分子生物学技术的快速发展,越来越多的新技术、新手段应用到大豆灰斑病菌的研究中,但相较于其它作物的病原菌,其研究不仅少而且不够深入。本文综述了近几年国内外大豆灰斑病菌基因组、比较基因组学及转录组学等最新研究成果,以期对大豆灰斑病菌的进化、侵染机制及与寄主互作机制的进一步研究提供参考。

侵染中国河北大豆的大豆花叶病毒的鉴定和全基因组序列分析

本研究利用小RNA深度测序技术在河北卢龙大豆叶片上检测到6株大豆花叶病毒(soybean mosaic virus,SMV),命名为SMV-Gm1~SMV-Gm6。根据小RNA深度测序结果和参考基因组序列设计引物克隆了SMV河北分离物的基因组序列。测序结果经拼接后获得了6个SMV基因组全长序列,大小分别为9588 nt(SMV-Gm1、SMV-Gm3和SMV-Gm5)和9584 nt(SMV-Gm2、SMV-Gm4和SMV-Gm6)。开放阅读框位于基因组第132位至第9332位核苷酸,编码一个多聚蛋白(分子量约为350 kD)。BLAST比对和系统发育分析发现,SMV-Gm1、SMV-Gm3和SMV-Gm5与江苏SMV分离物(登录号:MH919386)的基因组核苷酸序列相似性最高,为98.06%~98.07%,且遗传距离较近,并与江苏、浙江和山西SMV分离物聚为一小簇;SMV-Gm2、SMV-Gm4和SMV-Gm6与韩国SMV分离物(登录号:FJ640954)的基因组核苷酸序列相似性最高,为98.48%~98.51%,且遗传距离较近。

江苏省大豆豆荚真菌病害的病原菌分离与鉴定

真菌引起的大豆豆荚病害直接影响大豆籽粒及鲜食豆荚的产量和品质,为了解江苏省大豆豆荚病害的主要致病菌,本研究从南京、淮安、徐州、南通、盐城的大豆种植区内采集了78份有明显病斑的豆荚,通过病原菌组织分离与纯化得到112种病原菌。通过对比ITS与TUB2序列,112种病原菌被分为半知菌亚门的5个属:镰刀菌属(Fusarium spp.)、炭疽菌属(Colletotrichum spp.)、拟茎点霉属(Diaporthe spp.)、黑孢菌属(Nigrospora spp.)和色二孢属(Lasiodiplodia spp.)。其中镰刀菌属占比最高,占65.18%。从每个属中选择1个病原菌进行形态学观察以及柯赫氏法则验证,并结合分子生物学鉴定和系统演化分析。结果证明5个分离物分别属于层出镰刀菌(F.proliferatum)、平头炭疽菌(C.truncatum)、大豆拟茎点霉菌(D.longicolla)、球黑孢菌(N.sphaerica)和假可可毛色二孢菌(L.pseudotheobromae)。本研究明确了为害江苏省大豆豆荚的主要病原菌,为大豆豆荚真菌病害的有效防控提供理论依据。

大豆抗胞囊线虫锌指蛋白基因GmC_(2)H_(2)-2like克隆与初步功能分析

为了研究锌指蛋白C_(2)H_(2)在大豆胞囊线虫病(SCN)胁迫应答中起到的重要作用,为进一步研究抗大豆胞囊线虫奠定重要基础。利用东农L-10(抗SCN)、黑农37(感SCN)接种SCN3根系转录组数据,筛选出差异表达基因GmC_(2)H_(2)-2like。倒置荧光显微镜下观察该GmC_(2)H_(2)-2like定位情况,对该基因进行生物信息学分析,克隆并构建其超表达载体转化大豆毛状根,研究其对胞囊线虫病的抗性功能。结果表明,GmC_(2)H_(2)-2like编码410个氨基酸残基,分子质量为45.77 ku,等电点为8.73,含47个磷酸化位点,蛋白二级结构含α-螺旋(25.61%)、无规则卷曲(57.32%)、延伸链(13.66%)和β-转角(3.14%)4种结构;亚细胞定位结果发现,其编码蛋白位于细胞核;分析超表达转GmC_(2)H_(2)-2like大豆毛状根发现,其根部组织的单位面积胞囊线虫数量显著低于空载体对照,表明GmC_(2)H_(2)-2like具有抑制胞囊线虫的功能。

大豆胞囊线虫相关基因GmSBPC的克隆及表达模式分析

以黑农37(感)和东农L10(抗)大豆胞囊线虫3号生理小种胁迫RNA-seq数据,筛选出差异表达基因GmSBPC,对该基因编码蛋白的空间结构、蛋白理化性质、亲疏水性等进行生物信息学分析。利用抗病东农L10根系c DNA克隆GmSBPC。将含有pCAMBIA1302-GmSBPC重组载体转化至大肠杆菌DH5α、农杆菌GV3101(psoup-p19)进行亚细胞定位分析。重组pCAMBIA3300-Gm SBPC转至根癌农杆菌K599进行大豆毛状根侵染。线虫土种植东农L10(抗)、东农50(感),大豆胞囊线虫胁迫处理0 d、3 d、6 d、9 d、12 d、15 d分别取根、茎、叶进行qRT-PCR分析基因表达模式。结果表明,GmSBPC蛋白编码146个氨基酸,为不溶性蛋白,α螺旋区占28.08%、延伸结构占15.75%、无规则卷曲占56.16%。亚细胞定位结果表明基因定位在细胞核中。过表达毛状根相比野生型大豆单位面积内线虫数目减少。大豆胞囊线虫胁迫下该基因在东农50和东农L10根系的表达模式为先升高后降低,整体表达水平东农L10根系>东农50根系,东农L10根系中12 d表达量最高,该时期为线虫侵染大豆的二龄幼虫时期,因此判定该基因对线虫胁迫存在响应应答反应,推测该基因参与大豆胞囊线虫的胁迫反应。这些研究结果有助于进一步探讨SBPC基因在大豆抗胞囊线虫过程中的生理功能。

大豆灰斑病生理小种及抗性遗传研究进展

灰斑病是大豆尾孢菌(Cercospora sojina K. Hara)导致的世界性大豆真菌病害,在大豆主要生产区的流行有增长趋势,给生产带来重大损失。大豆尾孢菌变异迅速,已演化出多个具有致病性差异的生理小种,导致现有品种抗性不能满足生产需求。随着分子生物技术的发展,为了获得具有广谱抗性的种质,近年来研究方向从传统的抗病育种转移到对大豆尾孢菌致病机制解析及大豆抗灰斑病基因精细定位上。本文对大豆尾孢菌生理小种的鉴定及其致病性、抗病遗传、抗病育种等方面的国内外研究进展进行了系统综述,并对未来大豆灰斑病的表型精准鉴定、致病机制解析、抗病基因精细定位和抗病育种进行了探讨,为大豆抗灰斑病的进一步研究提供参考。

黑龙江省北部地区大豆种质对疫霉根腐病抗性评价

为了明确黑龙江省北部地区大豆种质资源对大豆疫霉根腐病的抗耐情况,采用下胚轴创伤接种法,对适宜该地区种植的113份大豆育成品种或育种材料的大豆疫霉根腐病抗性开展鉴定。结果显示:共鉴定出7份抗病种质,占鉴定总数的6.19%;5份中间类型种质,占鉴定总数的4.42%。其中,从第三积温带种质中鉴定出1份抗病种质,中间类型种质1份;从第四积温带种质中鉴定出抗性种质3份,中间类型种质2份;从第五积温带种质中鉴定出抗性种质1份,中间类型种质2份;从第六积温带种质中鉴定出抗性种质2份,未见中间类型种质。结果表明在不同积温带参试材料中均存在抗性种质。该研究结果为黑龙江省北部地区培育和利用抗疫霉根腐病大豆种质提供了参考。

大豆“症青”成因分析及防控技术研究进展

近年来,大豆“症青”现象在黄淮海地区频繁发生且有逐年加重的趋势,严重威胁着大豆安全生产。大豆“症青”主要表现为大豆进入生长后期,结荚不鼓粒或瘪荚皱粒,叶片浓绿变厚,豆荚、叶片和茎秆等长期保持绿色,导致大豆源汇失衡,营养物质运输受阻,进而造成大豆减产。为了探明大豆“症青”的成因,综合有关学者和作者团队的研究结果,对可能导致大豆“症青”的多种生物和非生物因子进行了综合分析,包括温度、虫害、病毒等。作者认为点蜂缘蝽刺吸为害是导致大豆“症青”的关键因子,其他因子尚需进一步确认。为了降低大豆“症青”的发生,提出了针对大豆田点蜂缘蝽的综合防治措施。