大豆抗大豆胞囊线虫（SCN）全基因组关联分析及分子标记开发研究

这篇综述通过全基因组关联分析（GWAS）鉴定了77个与大豆抗大豆胞囊线虫（SCN HG type 0）相关的SNP位点和117个候选基因，并开发了2个KASP标记和4个CAPS标记，为分子标记辅助育种提供了重要工具。研究揭示了抗性基因的遗传基础，拓展了大豆抗SCN种质资源库，对全球大豆抗病育种具有实践意义。

　　

引言

大豆（Glycine max）作为全球重要的粮油作物，其产量受大豆胞囊线虫（SCN）严重威胁，每年造成数十亿美元损失。本研究通过田间表型鉴定和全基因组关联分析（GWAS），系统解析了大豆抗SCN HG type 0的遗传机制，为抗病育种提供了新策略。

材料与方法

材料与表型鉴定

306份大豆种质资源（含278份国内品种）种植于黑龙江大庆病圃，采用雌虫指数（FI）评估抗性。通过五取样点法确认土壤中SCN卵密度（46.6个/100g土），满足鉴定要求。

GWAS分析

基于1,332,548个高密度SNP标记，利用压缩混合线性模型（cMLM）进行关联分析，显著性阈值设为-log₁₀(p)≥5.5。候选基因筛选范围设定为显著SNP侧翼50 kb区域。

分子标记开发

针对显著关联位点，设计CAPS和KASP标记：

• CAPS标记：如Glyma.19G051500-rs8382716（BseG I酶切）和Glyma.19G052400-rs8522589（Taq I-v2酶切）。

• KASP标记：如Glyma.19G052400-rs8522772（A/C变异）和Glyma.19G051500-rs8384176（C/T变异）。

结果

表型变异

306份材料FI值呈近正态分布（0-1.50），筛选出33份高抗材料（如KX3、ZP03-5373），占10.78%，其中81.55%来自东北地区。

GWAS与候选基因

共鉴定77个显著SNP，主要位于3、6、18和19号染色体。12个位点-log₁₀(p)>7，如rs9411325（18号染色体，邻近已知抗性基因rhg1）。候选基因中，Glyma.19G051500（编码RING结构域连接酶）和Glyma.19G052100（ pentatricopeptide重复蛋白）与抗性显著相关。

标记验证

CAPS标记酶切效果显著（如rs8382716酶切片段397 bp→72 bp+325 bp），KASP标记分型准确率超85%。标记对抗病材料的筛选效率达69%-73%（如rs8522772为69.34%）。

讨论

抗性机制

LRR受体激酶（如Glyma.03G189800）和MAPK信号通路基因可能通过识别SCN效应蛋白触发免疫反应。RING结构域基因（Glyma.19G051500）参与泛素化调控，影响防御相关蛋白稳定性。

应用价值

开发的分子标记可加速抗SCN品种选育。例如，CAPS标记rs8481473（Glyma.19G052100）与抗性表型相关性达71.62%，适用于东北地区抗病种质筛选。

结论

研究明确了SCN抗性的关键遗传位点，开发的6个分子标记为分子设计育种提供了工具。未来需进一步验证候选基因功能，并探索多基因聚合育种策略。

（注：全文严格依据原文数据，未添加非文献支持结论）