1. 研究目的与意义、国内外研究现状(文献综述)
大豆是一种重要的经济作物,为人类和其他动物提供植物源蛋白和油脂,但是害虫的危害严重影响了大豆的产量和品质。在南京地区,斜纹夜蛾是一种重要的大豆食叶性害虫。选育抗虫品种是最为环保、经济、有效的农作物害虫防治方法。抗虫品种的选育以优异的抗性种质为基础的。通过大量种质资源的抗性鉴定和标记分析,获得与抗性基因紧密连锁的分子标记和优异的种质资源,为抗性品种培育提供资源和技术支持。
鉴定则必须依赖于正确、有效的鉴定方法和适当的评价标准。国际上大豆抗食叶性害虫研究始于60年代后期。van Duyn等(1971)在美国提出以小区叶片损失率估计值为指标,利用自然虫源鉴定大豆品种对墨西哥豆甲的抗性,进一步在实验室进行强迫性饲养试验,鉴定不同品种抗虫性水平,由此获得PI227687、PI171451、PI229358三份抗性资源。在此基础上,国内外大豆遗传育种研究工作者在大豆抗虫性鉴定方面进行了大量研究,先后提出了田间综合虫种鉴定法、室内生物学鉴定法和网室单一虫种鉴定法等鉴定方法和评价标准,筛选出许多抗虫品种,为大豆抗虫遗传育种研究打下了良好的基础。
关联分析方法是一种研究数量性状位点的方法,该方法以自然群体为研究群体,以高通量的分子标记分析方法为手段,定位与目标性状紧密连锁的分子标记。自2001年,关联分析才开始应用于植物遗传学研究上,但关联分析方法在植物上运用近几年得到了快速发展。植物中,首次运用基于全基因组扫描方法进行关联分析的研究是2001年Hansen等对sea beet生长习性的研究。研究发现,440个全基因组范围内的AFLP标记中,有2个与控制抽薹前是否需要春化的B基因显著关联。运用基于候选基因检测方法进行关联分析的研究,2007年,Andersen等对32份欧洲饲用玉米自交系的饲用品质与编码催化植物中木质素生物合成第一步的酶(PAL)的基因多态性进行了研究。
2. 研究的基本内容和问题
研究目标:
通过植物遗传的关联分析鉴定大豆种质资源对斜纹夜蛾的抗性基因,进一步完善大豆种质资源对斜纹夜蛾的抗性鉴定和优异种质的筛选,并获得稳定的高抗高感材料,为大豆抗虫新基因的发掘与利用奠定基础,也为抗虫性机制、遗传与育种提供研究材料。
研究内容:
3. 研究的方法与方案
研究方法:
利用实验室生物学测定法对单一虫种大豆斜纹夜蛾进行抗性的鉴定,通过斜纹夜蛾幼虫自身的发育状况来鉴定抗感性。另外,利用关联分析中全基因组扫描方法,采用一定数量分布于基因组染色体上的标记对大豆对斜纹夜蛾抗性的基因鉴定。
实验方案:
在室内采用不同大豆资源叶片饲喂幼虫的方法,进行大豆种质资源对斜纹夜蛾抗虫性鉴定试验,测定每日进出叶片重量、幼虫重、蛹重。在考虑群体结构的条件下, 应用全基因组关联分析的方法鉴定与大豆抗斜纹夜蛾有关的数量性状位点, 进而发掘各关联位点的优异等位基因及代表性载体材料。
4. 研究创新点
1. 选取的249份材料来源于各个生态区,具有很好代表性,基因位点丰富,群体多态性高。
2. 基于倒三叶的生理功能,人工摘取大豆植株倒三叶,初步尝试模拟虫食侵害。
3. 采取室内养虫,将幼虫重、蛹重、幼虫历期和蛹历期作为大豆抗虫性的指标,并且利用近几年来在植物上应用得很成功的关联分析方法进行对大豆抗虫性基因的鉴定,可以更加科学有效地找到目的基因位点。从而为大豆抗虫育种提供新的抗性基因资源。
5. 研究计划与进展
2013年6-7月,进行前期的准备工作,包括:实验材料的种植、田间的栽培管理等工作。这阶段主要任务就是管理好种植材料的生长环境,如肥水管理、除草除虫和补苗间苗等工作,为后期的采集叶片和植株的田间考察做好准备。
2013年8月初-9月初,室内饲养斜纹夜蛾。八月的南京正是炎炎夏日,同时也是危害大豆的斜纹夜蛾的高发期。我跟随师兄来到我校江浦农场大豆改良中心试验田实施研究计划。
首先,养虫室要进行装修,一些光照设备的安装和空调的检查等工作。等待养虫室的准备就绪后,开始引进幼虫。将幼虫装入带有新鲜叶片的外表写有编号的塑料透明透气的瓶子中,编号与田间的实验材料一一对应。
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