解决大豆疫霉根腐病的有效途径——转基因育种*

陈佳欣

（哈尔滨师范大学生命科学与技术学院/黑龙江省分子细胞遗传与遗传育种重点实验室，哈尔滨 150025）

大豆是世界上最具经济价值的粮食作物和油料作物，在世界范围内广泛种植，其种子中含有丰富的蛋白质、油脂、维生素以及多种矿物营养元素，是人们生活中植物油和营养植物蛋白的主要来源[1]。随着人口的增长，目前大豆的供给远远满足不了我国的市场需求，尽管加大种植面积能够增加大豆的产量，但随着各大豆生产区种植面积的逐渐增大，加之部分地区不能很好的轮作，使得大豆病害愈发严重。其中大豆根腐病就是一种常见的引起大豆根部腐烂的土传性病害，严重影响大豆的产量和品质。大豆根腐病的病原菌主要包括疫霉菌、尖孢镰刀菌、禾谷镰刀菌、茄腐镰刀菌等[2]，其中由疫霉菌引起的根腐病最为严重。那么，大豆疫霉菌根腐病的主要症状有哪些呢？利用转基因育种技术又是如何防治的呢？

1 大豆疫霉菌根腐病的病害症状

疫霉菌分布于世界各地，寄主范围广泛，能引起茄科、豆科等植物病害的发生[3]。由疫霉菌引起的大豆根腐病会造成大豆产量大幅度下降，严重影响大豆的品质。据调查统计，疫霉菌导致的大豆根腐病严重时可导致大豆减产30%～50%，同时还会使大豆的品质严重下降[4]。大豆根腐病可发生于大豆生长发育的各个时期，种子出土前感染此病会引起种子腐烂。苗期大豆的主根及贴近地面的茎基部位会变为深褐色，有水浸状的病斑，严重时主根变褐、软化甚至整体萎蔫枯死。成株期的大豆植株发病时，叶片自下而上扩展变黄，随后叶片逐渐萎蔫，茎基有黑褐色凹陷条状病斑。轻者生长缓慢，严重会致使侧根脱落、植株矮化、失绿、病株结荚少、籽粒小、空荚、瘪荚较多。发病重时整株枯萎死亡，但植株不倒伏。成株期发病植株的病茎节位也有病荚产生，其症状为豆荚基部初期出现水浸状病斑，病斑逐渐变褐并从荚柄向上蔓延至荚尖，最后整个豆荚变枯，种子失水干瘪，从而减产[5]。

2 利用转基因技术培育抗大豆疫霉根腐病品种

为了提高大豆的产量和品质，人们通常采用选育抗病品种的方法对大豆疫霉根腐病进行防治，但传统的抗病育种手段工作量大、周期长、效率低，不能满足农业生产的需要。转基因育种是一种将基因工程手段应用于育种工作中的方法，具有育种周期短、目的性强、可以按照人们的意愿定向改造等优势。近年来，抗疫霉病转基因育种取得了一定的进展。例如，郭嘉等[6]采用农杆菌介导法获得了同时带有chi和rip基因的双价转基因大豆植株，该植株对疫霉根腐病的抗病性显著增强。张艳菊等[7]采用下胚轴伤口接种法对转菜豆几丁质酶基因和大麦核糖体失活蛋白基因的双价转基因大豆5个株系进行了大豆疫霉根腐病病情检测，结果表明，有4个转基因大豆株系对大豆疫霉根腐病的抗病性显著高于非转基因对照组。陆妞等[8]研究发现，转hrf2基因的大豆植株对疫霉菌的抗性显著增强，在接种疫霉菌后，对照组大豆植株出现叶片枯萎、坏死甚至植物死亡，而转hrf2基因的大豆植株发育正常，仅显示出轻微的叶子褪绿。Fan等人[9]通过研究发现，大豆GmWRKY31过表达转基因品系的活子叶在被疫霉游动孢子孵育2天后仍然保持坚硬状态，但是当GmWRKY31经RNAi技术沉默后的大豆株系子叶变软，散发恶臭，并出现明显的浸水伤痕，这一结果表明GmWRKY31在大豆植株中的过表达提高了大豆对大豆疫霉病的抗性。冀采凤等[10]对接种疫霉菌后第3天和第7天的转JN27-119-21大豆株系和野生型大豆的抗病性进行比较后发现，野生型大豆发病明显，植株叶片逐渐退绿直至枯黄萎蔫，而转基因大豆株系只表现出轻度发病且死亡率显著降低。综上所述，利用基因工程方法将多种抗病基因导入大豆培育的抗病品种能够显著提高其对疫霉菌的抗性，并有效降低大豆疫霉根腐病的发病率。

3 展望

通过转基因育种技术培育大豆抗性品种是预防大豆疫霉根腐病最经济有效的方法，同时，减少农药化肥的施用也有利于食品安全及环境保护。转基因育种可以在现阶段为防治大豆疫霉根腐病、降低农业病害发生率、提高大豆产量提供一种切实有效的方案。该技术对新时代农业发展具有较大开发潜力，并有助于未来研发出更加高产、优质、抗病性强的大豆新品种，为保障我国的粮食安全以及生态环境的安全提供更强有力的技术支撑。