東北地理所在植物寄生線蟲抗性研究領域取得系列進展
在所有植物寄生線蟲的危害中，大約80%的經(jīng)濟損失是由根結線蟲和孢囊線蟲導致的。目前主要利用化學藥劑進行防治，但高毒高殘留的化學藥劑已被禁用或者限制使用，不能滿足可持續(xù)農(nóng)業(yè)發(fā)展的需要。利用植物抗性是最經(jīng)濟和最有效的防治線蟲方法，而對抗性資源的篩選及植物抗性/防御反應機制等方面的研究是加速植物抗病育種和利用抗性建立新的防治策略所必需的環(huán)節(jié)。
為此，東北地理所農(nóng)田有害生物控制學科組自2013年以來致力于該領域的研究并取得系列進展。在植物防御線蟲侵染過程中，研究人員發(fā)現(xiàn)外源添加茉莉酸能夠改變與防御相關的幾丁質(zhì)酶和β-1,3葡聚糖酶活性及其病理學相關的PR基因的表達，從而誘導感病植物產(chǎn)生對根結線蟲的抗性（Nematology, 2017）。培育作物抗性品種是最經(jīng)濟有效的防治線蟲方法，然而單一抗性極易被打破，通過對黑龍江幾個主要大豆產(chǎn)區(qū)線蟲的調(diào)查，發(fā)現(xiàn)線蟲的3號優(yōu)勢小種以轉變?yōu)槎拘愿鼜姷男》N，而且現(xiàn)有的抗性品種對這些變異的小種抗性喪失或者減弱（Journal of Nematology，2018），同時評價了抗大豆孢囊線蟲的大豆品種和當?shù)厣虡I(yè)品種對根結線蟲的抗性（Russian Journal of Nematology，2016），以便建立對線蟲的多抗品種，該研究為大豆孢囊線蟲和根結線蟲的有效防治和抗病育種提供了堅實的理論和應用基礎。
同時首次建立了利用幼苗生長袋進行大豆孢囊線蟲的繁殖培養(yǎng)和快速抗性篩選方法（Nematology，2018），此方法能夠?qū)崟r觀察線蟲的發(fā)育狀況（圖1）。并與東北地理所大豆分子育種學科組孔凡江研究員進行合作，利用其研究的大豆開花期基因的自交重組群體首次對北方根結線蟲進行了數(shù)量性狀（QTL）遺傳分析，發(fā)現(xiàn)了一個主效基因調(diào)控蟲癭指數(shù)、線蟲卵塊數(shù)量和卵數(shù)（圖2A）；同時首次分子證實了調(diào)控南方根結線蟲的蟲癭指數(shù)和線蟲繁殖由不同的基因調(diào)控（圖2B），所鑒定的分子標記能夠加速大豆根結線蟲的抗病育種（Nematology，2018）。此外，與加州大學河畔分校關于棉花根結線蟲的超親遺傳抗性合作研究也取得了重要的進展，揭示了超親遺傳抗性機制并建立了遺傳模型（Frontiers in Plant Science, 2015，2017），培育出了同時抗線蟲和真菌的多抗棉花種質(zhì)資源（Phytopathology，2018）。
以上系列研究得到國家自然科學基金項目（31471749，31772139）資助。
1. You et al. (2018). Nematology NEM3184. DOI 10.1163/15685411-00003184.
2. Li et al. (2018). Nematology DOI: 10.1163/15685411-00003157
3. Hua et al. (2018). Journal of Nematology 50: 1-10. doi: 10.21307/jofnem-2018-007.
4. Wang et al. (2018). Phytopathology https://doi.org/10.1094/PHYTO-06-17-0208-R.
5. Wang et al. (2017). Frontiers in Plant Science 8:1979. doi: 10.3389/fpls.2017.01979.
6. Hu et al. (2017). Nematology, 19:293-304.
7. Li et al. (2016). Russian Journal of Nematology 24(2):89-98.
8. Wang et al. (2015). Frontiers in Plant Science 6:00791. doi: 10.3389/fpls.2015.00791.
圖1 在幼苗生長袋中直接觀察大豆孢囊線蟲侵染大豆根部后的發(fā)育過程。（箭頭所指是同一個線蟲）
圖2.調(diào)控北方根結線蟲（A）和南方根結線蟲（B）的蟲癭指數(shù)（GI）、卵塊數(shù)（EM）和卵數(shù)量（LogEGR）的大豆主效基因的分布及調(diào)控
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