Sampling Survey and Identification of Races of Soybean Cyst Nematode (Heterodera glycines Ichinohe) in Huang-Huai Valleys

Soybean cyst nematode （SCN Heterodera glycines Ichinohe） is one of the most important nationwide soybean diseases in China. A total of 38 soil specimens or locations in the area was sampled and tested for SCN races during 2001-2003 for the inspection of race distribution in Huang-Huai Valleys. A map of race distribution was constructed according to the data from both the present study and the published reports cited. Three areas, namely, the area of southeast to Jinan in Shangdong Province; the area of northern Henan Province and its border region to south of Hebei Province; and the area of Luohe, Zhoukou of Henan Province and Fuyang of Anhui Province mainly infested with Race 1 were identified. Race 4 was predominant in Shanxi Province, Beijing and the adjacent area of Henan, Shandong, and Anhui provinces, and the delta of Huanghe River in Shandong Province. Race 2 was mainly found in Liaocheng, Dezhou of Shangdong Province and Shijiazhuang of Hebei Province, and Jiaozuo and Huojia of Henan Province. Race 7 was distributed in the west part of Jiaodong Peninsula of Shandong Province and Kaifeng, Huaxian, Wenxian of Henan Province. Race 5 was found and scattered in Hebei and Henan Province. Race 9 was found in Shangqiu of Henan Province, which was reported for the first time in China. It can be seen that Race 1 and Race 4 were the two predominant races in Huang-Huai Valleys, and that research should focus on developing resistant cultivars of these races. There might exist other races in an area with some predominant races. The race substitution in the past decade was not obviously found, therefore, the results should be meaningful to future breeding for resistance to SCN in Huang-Huai Valleys.

A fragment of a 70-kDa Heterodera glycines heat shock protein(HgHSP70)interacts with soybean cyst nematode-resistant GmSHMT08

Soybean cyst nematode(SCN)Heterodera glycines is considered as the major constraint to soybean production.Gm SHMT08 at Rhg4 locus on chromosome 08,encoding a serine hydroxylmethyltransferase,is a major gene underlying resistance against H.glycines in Peking-type soybeans.However,the molecular mechanism underpinning this resistance is less well characterized,and whether Gm SHMT08 could interact with proteins in H.glycines remains unclear.In this study,yeast two-hybrid screening was conducted using Gm SHMT08 as a bait protein,and a fragment of a 70-kDa heat shock protein(Hg HSP70)was screened from H.glycines that exhibited interaction with Gm SHMT08.This interaction was verified by both GST pull-down and bimolecular fluorescence complementation assays.Our finding reveals Hg HSP70 could be applied as a potential candidate gene for further exploring the mechanism on Gm SHMT08-mediated resistance against SCN H.glycines.

大豆遗传图谱的构建和抗胞囊线虫(Heterodera glycines Ichinohe)的QTL分析

大豆胞囊线虫1号和4号生理小种是黄淮地区的优势小种，ZDD2315是我国特优抗源。本文旨在定位ZDD2315对1号和4号生理小种抗性的QTL。试验以Essex为母本，ZDD2315为父本和轮回亲本，创建了一个包含114个单株的Bc。群体。采用250个SSR标记和1个形态标记通过MAPMAKER3．0构建了包含25个连锁群的遗传图谱，覆盖大豆基因组2963．5cM，平均每个连锁群上10．0个标记，标记平均间距11．8cM。采用Win QTL Cartographer Version 2．5复合区间作图法（CIM）检测到3个抗1号小种的QTL；其中rhgR1-1和rhgR1—2位于G连锁群的Sat_210～Sat_168和Sat_168～Sat_141区间，贡献率分别为22．4％和21.8％；rhgR1-3位于D2连锁群的Satt672～Satt413区间，贡献率6．2％；rhgR1-1和rhgR1—3分别与Sat_210和Satt672共分离。5个QTL与抗4号生理小种有关；其中rhgR4—1和rhgR4—-位于G连锁群的Satt275～Sat_210和Sat_168～Sat_141区间，贡献率分别为22．8％和28．9％；rhgR4—3和rhgR4—4位于H连锁群Satt442～Sat401和Sat_334～Satt181区间，贡献率分别为12．0％和10．5％；rhgR4—5位于L连锁群Satt652～Sat_301区间，贡献率5．9％；吨职4—2和rhgR4—5分别与Sat_168和Satt652共分离。不同遗传体系控制ZDD2315对1号和4号小种的抗性。抗1号和4号生理小种的主要QTL位于G连锁群的相近区段，且具有较大贡献率，通过标记辅助选择有可能育成兼抗两小种的品种。

大豆对胞囊线虫(Heterodera glycines Ichinohe)1号和4号生理小种抗性的遗传分析

大豆胞囊线虫(Heterodera glycinesIchinohe)是我国大豆的全国性主要病害之一。1号和4号生理小种是黄淮地区的优势小种。以Essex×ZDD2315、Peking×ZDD2315、PI88788×ZDD2226、Peking×ZDD2226的P1、P2、F1、BC1F2为材料,用主基因+多基因混合遗传模型分析大豆对胞囊线虫1号和4号生理小种抗性的遗传机制。结果表明,ZDD2315、ZDD2226对1号生理小种的抗性受主效基因控制,未发现多基因效应,且与Peking存在相同的抗病基因;抗性遗传表现组合特异性,Essex×ZDD2315组合为3对加性主基因遗传模型,主基因遗传率72.02%,PI88788×ZDD2226组合为2对显性上位主基因遗传模型,主基因遗传率62.33%。对4号生理小种的抗性为主基因+多基因混合遗传模型,Essex×ZDD2315、Peking×ZDD2315、PI88788×ZDD2226等3个组合为3对主基因+多基因遗传模型,主基因遗传率分别为67.76%7、2.46%和53.25%,多基因遗传率分别为24.48%、21.31%和35.77%;Peking×ZDD2226表现为2对主基因遗传模型,主基因遗传率45.40%。抗性基因表现为隐性,育种上可以在早代选择。培育多抗品种应以抗4号生理小种为主要目标进行基因聚合。

Soybean cyst nematode-resistance: Gene identification and breeding strategies

Soybean cyst nematode(SCN,Heterodera glycines Ichinohe)is the most economically damaging disease of soybean worldwide,and breeding host plant resistance is the most feasible option for SCN management.In this review,we summarise the progress made so far in identifying nematode-resistance genes,the currently available sources of resistance,possible mechanisms of SCN resistance and strategies for soybean breeding.To date,only two sources of SCN resistance have been widely used,from the accessions PI 88788 and Peking,which has resulted in a shift in SCN resistance and created a narrow genetic base for SCN resistance.These resistant germplasms for SCN are classified into two types according to their copy number variation in a 31-kb genomic region:PI 88788-type resistance requires high copy numbers of a rhg1 resistance allele(rhg1-b)and Peking-type resistance requires both low copy numbers of a different rhg1 resistance allele(rhg1-a)and a resistant allele at another locus,Rhg4.Resistance related to rhg1 primarily involves impairment of vesicle trafficking through disruption of soluble NSF-attachment protein receptor(SNARE)complexes.By contrast,resistance via Rhg4 involves disturbance of folate homeostasis at SCN feeding sites due to alteration of the enzymatic activity of serine hydroxymethyltransferase(SHMT).Other potential mechanisms,including plant defences mediated by salicylic acid(SA)and jasmonic acid(JA)signalling modulation,have also been suggested for SCN resistance.Indeed,genome-wide association studies(GWAS)have identified other candidate SCN resistance genes,such as Gm SNAP11.Although gene functional analysis in a transient expression system could increase the efficiency of candidate gene identification,information on novel genes and mechanisms for SCN resistance remains limited.Any beneficial candidate genes identified might,when fully exploited,be valuable for improving the efficiency of marker-assisted breeding and dissecting the molecular mechanisms underlying SCN resistance.

Current Research Status of Heterodera glycines Resistance and Its Implication on Soybean Breeding

Heterodera glycines （i.e., soybean cyst nematode, SCN） is the most damaging nematode pest affecting soybean crop worldwide. This nematode is managed by means of crop rotation with selected resistant sources. With increasing reports of virulent SCN populations that are able to break the resistance within commonly used sources, there is an increasing need to find new sources of resistance or to broaden the resistance background. This review summarizes recent findings about the genes controlling SCN resis- tance in soybean, and about how these genes interact to confer resistance against SCN in soybean. It also provides an update on molecular mapping and molecular markers that can be used for the mass selection and differentiation of different resistance lines and cultivars in order to expedite conventional breeding programs. In-depth knowledge of SCN parasitism proteins and soybean resistance responses to the pathogen is critical for the diversification of resistant sources through gene modification, gene stacking, or incorporation of novel sources of resistance through backcrossing or genetic engineering.

大豆胞囊线虫3号生理小种抗性相关TIFY基因生物信息学分析

TIFY转录因子参与调节植物的生长和发育,同时参与植物应激反应,在植物生长中具有重要调控功能。为探索TIFY基因家族成员在大豆胞囊线虫病(Soybean Cyst Nematode,SCN)3号生理小种抗性反应中的作用,选择抗病品种东农L-10和感病品种黑农37进行SCN 3号生理小种胁迫处理,在转录组测序数据中分析筛选到多个与抗性相关的TIFY转录因子,并对其进行生物信息学预测和分析。结果表明:从转录组数据中鉴定和筛选到23个与SCN 3号生理小种相关的差异表达TIFY转录因子,其中18个转录因子上调表达,5个转录因子下调表达,TIFY基因在大豆的根、茎、叶均存在一定表达量,在相同的大豆胞囊线虫胁迫下,抗病品种中TIFY表达量要高于感病品种。不同TIFY转录因子之间的理化性质存在较大差异。23个转录因子均属于亲水性蛋白,多数为酸性等电点。亚细胞定位预测结果显示,TIFY转录因子发挥重要作用的位置依次为细胞核、细胞质、线粒体。蛋白质二级结构中氨基酸序列以无规则卷曲为主要组成,α-螺旋次之,β-折叠和β-转角则散布于蛋白质序列中。基因分布在大豆的10条染色体上,磷酸化位点丝氨酸偏多,启动子中存在很多响应激素应答和胁迫相关的顺式作用元件,说明TIFY基因所编码的蛋白中部分为响应胁迫的蛋白。研究结果说明筛选到的23个与SCN 3号生理小种相关的TIFY转录因子可为进一步了解大豆TIFY基因的功能提供重要参考。

大豆咖啡酰辅酶A-O-甲基转移酶(CCoAOMT)基因克隆及结构分析

【目的】对大豆中咖啡酰辅酶A-O-甲基转移酶(CCoAOMT)基因进行克隆和生物信息学分析,为研究木质素代谢途径关键基因CCoAOMT在大豆抗胞囊线虫的作用机制奠定基础。【方法】以高抗大豆胞囊线虫(Heterodera glycines Ichinohe)3号生理小种品种灰皮支黑豆根系为材料,利用RT-PCR技术进行克隆。【结果】克隆得到1条大豆CCoAOMT基因的cDNA全长序列,将其命名为GmCCoAOMT,GenBank登录号为MW480860。该基因全长为848 bp,含有1个741 bp的开放阅读框,编码246个氨基酸组成的蛋白,分子量为27.6 kDa,等电点为5.67;亚细胞定位预测显示,CCoAOMT蛋白可能位于细胞质,该蛋白含有1个保守的AdoMet_MTases结构域,属于AdoMet_MTases超级家族;在与其他豆科植物CCoAOMT编码的蛋白序列比对及系统进化树分析中,GmCCoAOMT编码的蛋白序列与其他豆科植物具有较高的相似性。【结论】获得大豆CCoAOMT基因的cDNA全长序列,通过构建进化树确定大豆与豇豆、木豆、菜豆和赤豆的CCoAOMT蛋白进化关系较近,而与白羽扇豆和鹰嘴豆进化关系较远。

Comparative profiling of the transcriptional response to soybean cyst nematode infection of soybean roots by deep sequencing

To gain insight into the changes in the transcriptome of soybean roots during soybean cyst nematode (SCN) infection, we conducted genome-wide gene expression profiling using serial analysis of gene expression (SAGE) combined with Solexa sequencing. More than 3 million tags were generated from the SCN-infected and uninfected roots, and 366941 and 314591 clean UniTags were obtained from SCN-infected and uninfected samples, respectively. In the SCN-infected sample, 48249 UniTags represented 18114 reference genes. In the uninfected control, 46290 UniTags represented 19323 reference genes. Comparison of tag frequencies identified 1405 genes that were expressed at greater levels in SCN-infected roots than in uninfected roots, and 1191 genes that were expressed at lower levels. Quantitative real-time PCR analyses confirmed the changes in mRNA levels observed in our sequencing analyses. A comparable number of genes were upand down-regulated in response to nematode infection, indicating that down-regulation of some genes might be essential in the plant response to nematodes. Our SAGE results showed significant changes in expression of many unreported genes involved in nematode infection. Approximately 7% of tags mapped to the antisense strand of genes, indicating widespread antisense transcription.

黄淮地区大豆胞囊线虫生理小种的抽样调查与研究

【目的】探讨黄淮地区大豆胞囊线虫(HeteroderaglycinesIchinohe)的种类及其分布。【方法】2001～2003年在黄淮大豆产区依据Riggs的鉴别模式对38个地点大豆胞囊线虫(SCN)生理小种作抽样调查,并结合文献资料,绘制出黄淮地区大豆胞囊线虫生理小种分布图。【结果】大豆胞囊线虫主要分布在山东、河北、北京、山西大部分地区、河南东部与北部、安徽北部;在山西南部及河南西南部地区的抽样调查中未检测到大豆胞囊线虫。其中1号生理小种主要分布在山东济南以南及以东地区,河南北部与河北南部交界地区,河南漯河、周口及安徽阜阳地区。4号生理小种主要分布在河南、山东、安徽交界地区,山西、北京地区,以及山东黄河三角洲地区。2号生理小种主要分布在山东聊城、德州地区,河北石家庄地区,河南焦作、获嘉地区。7号生理小种主要分布在山东半岛和河南开封、滑县、温县等地。5号生理小种在河南和河北有零星分布。另外,在河南商丘地区新发现有9号生理小种。【结论】黄淮地区的优势小种是1号和4号生理小种,抗线虫育种应该以兼抗1号和4号生理小种为主要目标。各生理小种的分布没有明显分界,优势小种分布区域中存在其他生理小种。在过去的10年中,该地区生理小种的组成相对稳定,本研究结果可供大豆抗线虫育种参考。

连作障碍因素对大豆养分吸收和固氮作用的影响

采用分室装置 ,利用不同孔径的膜研究大豆连作条件下 ,化感物质、土壤有害生物和大豆胞囊线虫等因素不断累加对植株生长、生物固氮作用和矿质养分吸收和分配的影响。结果表明 ,随着各因素不断累加 ,植株的地上部、根系和根瘤干重逐渐降低 ;除 Ca元素外 ,植株组织的 P、K等矿质元素单位含量下降 ,吸收总量下降 ,地上部分配的养分比例下降。在化感物质和土壤有害生物因素的基础上接种线虫 ,对生物固氮和矿质养分的吸收和分配影响明显。

利用大豆分子连锁图定位大豆孢囊线虫4号生理小种抗性QTL

大豆孢囊线虫 (SCN ,HeteroderaglycinesIchinohe)是一种土传的定居性内寄生线虫 ,是引起大豆黄萎病的病原 ,是大豆生产上危害最大的病害之一。SCN的生理小种多达十几种 ,在我国大豆孢囊线虫病原主要为 4号生理小种 ,它是现有生理小种中致病力最强的小种。经典遗传学研究已经确定大豆孢囊线虫抗性基因由 1- 4对核基因控制 ,估计有 10个以上的抗性座位。近年来分子标记技术及QTL定位方法的发展为深入研究该病害的抗性遗传规律提供了有效的手段 ,这对加速我国抗大豆抗孢囊线虫新品种培育具有重要意义。本研究以晋豆 2 3×ZDD2 315组合F2 群体 (2 5 3个单株 )为试验材料 ,其中灰布支黑豆 (ZDD2 315 )是我国山西省农家品种 ,对大豆孢囊线虫 4号生理小种表现为高抗。利用塑料钵柱法进行SCN抗性鉴定 ,构建大豆孢囊线虫抗性主座位所在区域的分子图谱 ,并进行SCN的QTL定位及遗传效应分析。根据已发表的大豆A和G连锁群的分子遗传图谱 ,应用BSA法 ,获得了 8个与SCN4号生理小种抗性基因相关的SSR标记 ,它们是Satt0 38(176bp/ 182bp) ,Satt30 9(130bp/ 135bp) ,Satt6 10 (2 4 0bp/ 2 2 2bp) ,Sat_14 1(189bp/ 184bp) ,Satt187(30 0bp/ 2 5 0bp) ,Satt315 (2 5 3bp/ 2 4 8bp) ,Satt6 32 (2 86bp/ 2 90bp)和Sat_16

我国大豆主产区大豆胞囊线虫群体分布及致病性分化研究

为了明确我国大豆主产区大豆胞囊线虫群体的发生分布及致病性分化情况,同时也为我国大豆胞囊线虫防治及抗病育种工作提供依据,本研究在全国范围内开展大豆胞囊线虫种群监测工作,对2012-2014年国家大豆产业体系的29个大豆试验站所辖150个示范县进行大豆胞囊线虫的种群密度检测,并在国际统一的鉴别寄主上进行生理小种鉴定。明确了大豆胞囊线虫在我国20个省(市/自治区)发生分布,总检出率达69.4%。并对其中11个群体进行生理小种鉴定,共鉴定出生理小种5个,即1、2、3、4和14号生理小种。其中安徽宿州、甘肃镇原、内蒙古赤峰、陕西延安和宁夏银川的鉴定此前未见报道。2012-2014年我国大豆胞囊线虫病害的发生比较严重,平均胞囊量高达99个·L^(-1),我国大豆胞囊线虫致病性分化并无明显变化,鉴定结果中1、3和4号生理小种出现频率较高,为72.7%。

大豆抗感SCN基因的一个RAPD标记

对组合ＲＮｇ（抗）× ７７０５（感）的Ｐ１、Ｐ２、Ｆ１、Ｆ２、ＢＣ１Ｆ１和ＢＣ１Ｆ２分离群体进行抗病性鉴定，遗传分析的结果表明，大豆对ＳＣＮ１号小种的抗性由４对相互独立的主基因、包括一对显性基因和三对重叠的隐性基因决定。用 ＢＳＡ法筛选在五个 ＢＣ１Ｆ２分离家系内具有多态性的 ＲＡＰＤ标记，发现 ＲＡＰＤ标记 ＯＰＡ０１９１２００在亲本间及 ＢＣ１Ｆ２分离群体内具有多态性，只能在感亲、 ＢＣ１Ｆ２家系 １１和 ４３的感病单株中扩增出来，表明和这两个家系独有的感病基因有关。

不同抗性的大豆品种对田间大豆胞囊线虫群体动态的影响

对不同抗性的大豆品种与大豆胞囊线虫的田间动态关系的研究。研究结果表明 ,不同抗性大豆品种对田间大豆胞囊线虫群体均有较大的影响。感病品种辽豆 10根际中J2 含量在 5月 2 4日达高峰 ,每 10 0ml土壤中 6 0 .4条 ,而抗病品种Peking根际与休闲地中J2 的变化趋势相似 ;胞囊量在 6月 6日有一高峰 ,为 2 3.3个 /10 0ml土 ;抗病品种PI90 76 3、哈尔滨小黑豆、应县小黑豆、Franklin根内的J2 数量在 5月 2 4日达高峰 ,但从J2 、J3、J4 整体动态变化结果来看 ,可初步认为辽K8910 2为抗侵入品种 ,PI90 76 3为抗发育品种 ,辽豆 10和开育

大豆胞囊线虫病生物防治研究进展

大豆胞囊线虫病的生物防治是有效控制大豆胞囊线虫群体的重要措施。通过对各种生物防治方法的逐渐深入研究,生物防治这一措施将在大豆生产上有效控制大豆胞囊线虫的发生与为害发挥重要作用。对近年来沈阳农业大学植物线虫研究室及部分国内外的线虫研究室在大豆胞囊线虫病生物防治方面的研究进展进行了综述,研讨过去生防措施的利弊,探索大豆胞囊线虫病生物防治的新方法,为有效控制大豆胞囊线虫病开辟新的途径。

抗病基因对大豆胞囊线虫3号生理小种的选择作用(英文)

为了解育成抗病品种抗性稳定性及胞囊线虫生理小种侵染力的变异,于2005 ～2008年,应用黑龙江省发生的大豆胞囊线虫3号生理小种及已经通过鉴定的抗大豆胞囊线虫3号生理小种的品种,哈尔滨小黑豆、灰皮支等8个品种和感病对照品种Lee68为材料,进行抗病基因对大豆胞囊线虫3号生理小种选择作用研究。在盆栽条件下,强迫大豆胞囊线虫3号生理小种的群体在抗病品种上繁殖10代,选用5个标准鉴定大豆胞囊线虫生理小种的鉴别品种,重新鉴定经抗病基因选择后的大豆胞囊线虫的生理小种类型。结果表明:原来为3号生理小种的线虫群体,经在抗病品种抗线虫1号、抗线虫2号、抗线虫3号、抗线虫4号、抗线虫5号上连续选择10代之后,变为6号小种;经在灰皮支黑豆上选择之后变为10号小种;经在Peking上选择之后变为14号小种,经在哈尔滨小黑豆上选择之后变为15号小种。上述鉴定结果说明,原大豆胞囊线虫生理种群体,经过在抗病品种上连续强迫繁殖后,形成新的生理小种,并使原抗病品种变为感染品种,认为在生产上采用轮作方式是保持抗线品种抗性稳定性的有效途径。

中国小黑豆对大豆胞囊线虫3号生理小种的抗性遗传研究

用大豆胞囊线虫（Ｈｅｔｅｒｏｄｅｒａｇｌｙｃｉｎｅｓ）３号生理小种接种抗病品种小粒黑豆、连毛会黑豆、磨石黑豆与感病品种铁丰２４号、铁丰１８号、开育１０号杂交组合，根据Ｆ２代分析结果，小粒黑豆在铁丰２４号背景下表现出有两对抗病基因，在开育１０号的背景下由４对显性抗病基因控制对３号小种的抗性，磨石黑豆在铁丰２４号背景下有两对隐性抗病基因，铁丰１８号×连毛会黑豆组合Ｆ２代分离表现为三对基因的互补作用。

大豆品种(系)抗大豆胞囊线虫14号生理小种的抗性鉴定研究

2011和2012年分别采用田间自然病圃和病土盆栽方法对167份大豆品种(系)进行了大豆胞囊线虫14号生理小种(SCN14)的抗性鉴定。田间鉴定结果表明:高抗病材料3份,占参试材料的1.8%;中抗材料20份,占参试材料的11.98%。对这23份材料进行盆栽鉴定,结果表明:23份种质均抗SCN14号小种。参试167份材料中绝大部分对SCN14号小种表现为感病或高感,表现抗病的品种基本是小黑豆或小黑豆改良的后代材料。

大豆胞囊线虫3号生理小种胁迫下不同抗性大豆品种的生化响应

为研究大豆胞囊线虫胁迫下不同大豆品种保护酶活性的变化与抗性的关系,以五寨黑豆和合丰35两个不同抗性大豆品种为材料,接种大豆胞囊线虫3号生理小种,测定根内多酚氧化酶(PPO)、过氧化物酶(POD)、苯丙氨酸解氨酶(PAL)、超氧化物岐化酶(SOD)和β-1,3葡聚糖酶活性变化。结果表明:大豆胞囊线虫胁迫下,抗、感品种根内PPO、POD、PAL、SOD、β-1,3葡聚糖酶活性均明显高于对照,但抗病品种五寨黑豆中5种酶活性增加值大于感病品种合丰35。证明大豆品种抗性与根内上述5种酶活性的变化密切相关。