大豆抗食心虫主基因_多基因混合遗传模型的五世代联合分析

第33卷2014年

第3期6月

大豆科学Vol．33Jun．

No．32014

大豆抗食心虫主基因+多基因混合遗传模型的五世代联合分析

1，22222

赵桂云，王继安，李文滨，滕卫丽，韩英鹏

（1．北华大学生物系，吉林吉林132013；2．东北农业大学大豆生物学教育部重点实验室，东北农业大学农业部东北大豆生物学与遗传育种重点实验室，黑龙江哈尔滨150030）

摘P2、F1、F2、F2∶3）为材要：为探究大豆抗食心虫遗传规律，以高产感虫材料1068和抗源材料8004的5个世代（P1、

料，应用主基因+多基因混合遗传模型，研究了大豆抗食心虫的遗传规律。结果表明：大豆抗食心虫遗传最适模型为D-0模型，即大豆抗食心虫遗传受一对加性－显性主基因+加性－显性－上位性多基因控制。关键词：大豆；食心虫；主基因-多基因；五世代；遗传分析

中图分类号：S565．1文献标识码：ADOI：10．11861/j．issn．1000-9841．2014．03．0301

GeneticAnalysisonＲesistancetoSoybeanPodBorerbyUsingFiveGenerationsJointAnalysisofMixedInheritanceModelofMajorGeneandPolygene

2

ZHAOGui-yun1，，WANGJi-an2，LIWen-bin2，TENGWei-li2，HANYing-peng2

（1．BiologyDepartment，BeihuaUniversity，Jilin132013，China；2．KeyLaboratoryofSoybeanBiologyinChineseMinistryofEducation，KeyLaboratoryof

SoybeanBiologyandBreeding/GeneticsofChineseAgricultureMinistry，NortheastAgriculturalUniversity，Harbin150030，China）

Abstract：Inordertostudythegeneticruleoftheresisitancetosoybeanpodborer，fivegenerationpopulations（P1，P2，F1，F2

andF2∶3）camefrom1068（thesusceptiblematerialtosoybeanpodborerwithhighyield）and8004（theresistantmaterialtosoybeanpodborer）weretakenasmaterialstostudythegeneticruleoftheresistancetosoybeanpodborerbyusingmajorgeneandpolygeneinheritancemodel．Theresultsshowedthattheresistancetosoybeanpodborerwascontrolledbyonemajor-gene

withadditive-dominanteffectandpolygenewithadditive-dominance-epistasiseffect（ModelD-0）．

Keywords：Soybean；Podborer；Majorgenesandpolygene；Fivegenerations；Geneticanalysis

早期人作物的农艺经济性状多属于数量性状，

们认为数量性状均是由微效多基因控制的。但是近年来，随着分子生物学的发展，对已有实验数据进行QTL分析认为，大多数的数量性状遗传均表现为主基因和多基因混合遗传的模式镒

［2］

［1］

多基因混合遗传模型，研究大豆抗食心虫的遗传规

律，以期为大豆食心虫抗性育种提供理论依据。

1

1．1

材料与方法

材料

以高产感虫品种1068为母本（P1），抗虫品系

。同时，盖钧

提出了主基因和多基因混合遗传的统计方法，

即植物数量性状遗传体系主基因-多基因混合遗传模型分离分析法，并广泛应用于大豆、水稻、玉米等作物的抗虫性、抗病性、品质等性状上。大豆食心虫是危害东北大豆生产的一种主要害虫，一般年份虫食率达10%～20%，虫害大发生的年份虫食率高达30%～50%，造成减产的同时严重影响大豆品质。近年对于大豆食心虫的研究国内，而对于抗虫遗以鉴定方法、抗虫机制方面居多

［9］［10］［11］

孙志强、刘洋只是进行了传规律，张子金、

［12］

简单研究。目前只有张君利用主基因+多基因混合遗传模型对大豆抗食心虫进行了研究。

本研究以高产感虫材料1068和抗源材料8004P2、F1、F2、F2∶3为材料，的5个世代P1、应用主基因+

［3-8］

8004为父本（P2），然后自交获得F2、杂交获得F1，

F2∶3，P2、F1、F2、F2∶3五个世代群体为材料。以P1、1．2

方法

将供试材料分别种植于东北农业大学大豆研

F2种植究所试验地网室内，亲本及F1种植16株，

129株，F2∶3种植129个家系，种植方式和管理与大8月5～15日（大田相同。于7月末进行网室扣网，

豆食心虫发生期）在网室内人工接入大豆食心虫成·m－2）。每5d接入大豆食心虫成虫1次，虫（20对

一共接虫3次，以增加大豆食心虫成虫选择适宜的豆荚进行产卵的机会。成熟时收获全部亲本及后

［13-14］

代的全部单株，以数粒法计算虫食率。利用盖钧镒等提出的主基因-多基因混合遗传分析程

11-18收稿日期：2013-30170634）；国家高技术研究发展计划4）。“863计划”（2003AA207060-基金项目：国家自然科学基金（31201225，

），mail：zhaoguiyun2004@aliyun．com。第一作者简介：赵桂云（1977-实验师，主要从事大豆遗传及分子标记辅助育种研究。E-女，博士，），mail：wangsoy@yahoo．com．cn。通讯作者：王继安（1956-研究员，主要从事大豆遗传育种研究。E-男，博士，），mail：wenbinli@yahoo．com。李文滨（1956-教授，主要从事大豆遗传育种研究。E-男，博士，

序

［2，15-16］

，分析大豆抗食心虫的遗传规律。

2

2．1

结果与分析

各世代虫食率的表现

F1虫食率介于两个亲本之间，F2的由表1可知，

P2以及F1，F2和F2∶3变异幅度均大于P1、且F2较小，

而F2∶3表现为连的变异表现出不连续的偏态分布，

续的正态分布，各世代的表现难于用主基因遗传进

行解释，与数量性状遗传也不完全符合，因而本研究采用主基因+多基因分离分析方法对大豆抗食心虫的代表性状虫食率进行分析。

F1，F2∶3的虫食率平高于P2，虫食率平均值低于P1、

均值低于P1，高于P2，与F1相当。P1和F1群体变异

表1

Table1

世代Generations

P1P2F1F2F2∶3

＜20．0－9－60－

20．1-30．0

－1－348

各世代虫食率的次数分布

Frequencydistributionofpercentageofdamagedseedsindifferentgenerations

虫食率Percentageofdamagedseeds/%30．1-40．0

－641622

40．1-50．0

－－41438

50．1-60．0

4－8534

60．1-70．0

7－－－24

＞70．04－－－3

总株数Totalplantsnumber151616129129

平均值Mean/%64．5820．6247．9624．8649．25

标准差SD7．8611．255．5213．1511．59

2．2

建立遗传模型

利用主基因+多基因混合遗传模式，采用IECM算法算得5类24种假设遗传模型的极大对数

［2］

4和模似然函数值和AIC值于表2（其中模型B-6未计算出结果）。型B-

根据遗传模型的选取原则，由表2可知模型D-0的似然函数估计值最大（－1127．988），AIC值最小（2275．976），与之AIC值相近为最佳可能模型，

2，2和模型D-0进行的还有模型A-因此对模型A-适合性检验。

表2

Table2

各遗传模型的极大对数似然函数值和AIC值

ThemaximumloglikelihoodvaluesandAICvaluesofvariousgeneticmodels

2．3

模型适合性检验

2中有如表3所示，在适合性检验中，模型A-11个统计量差异显著，0中有1个统计量差模型D-

0，异显著。因此最适模型为模型D-即大豆抗食心

虫遗传受一对加性－显性主基因+加性－显性－上位性多基因控制。

表3

Table3

U21