全 文 ：作物学报 ACTA AGRONOMICA SINICA 2008, 34(3): 361−368 http://www.chinacrops.org/zwxb/
ISSN 0496-3490; CODEN TSHPA9 E-mail: xbzw@chinajournal.net.cn

基金项目: 国家自然科学基金项目(30490250); 国家重点基础研究发展规划(973 计划)项目(2006CB101708); 国家高技术研究发展计划(863 计
划)项目(2006AA100104); 教育部高等学校博士学科点专项科研基金项目(20060307028); 教育部长江学者和创新团队发展计划项目
(PCSIRT)
作者简介: 邢光南(1980–), 男, 博士研究生, 研究方向: 大豆抗虫育种。** 共同第一作者。
* 通讯作者(Corresponding author): 盖钧镒。 Tel: 025-84395405; E-mail: sri@njau.edu.cn
Received(收稿日期): 2007-05-31; Accepted(接受日期): 2007-08-20.
DOI: 10.3724/SP.J.1006.2008.00361
大豆抗筛豆龟蝽Megacota cribraria (Fabricius)的 QTL分析
邢光南1,** 周 斌1,** 赵团结1 喻德跃1 邢 邯1 陈受宜2 盖钧镒1,*
(1 南京农业大学大豆研究所/国家大豆改良中心/作物遗传与种质创新国家重点实验室, 江苏南京 210095; 2中国科学院遗传与发育生
物学研究所, 北京 100101)
摘 要: 筛豆龟蝽是我国南方大豆的主要害虫之一, 本研究旨在定位筛豆龟蝽抗性 QTL, 分析其稳定性, 为大豆抗
筛豆龟蝽育种提供参考。以科丰 1 号×南农 1138-2 组合衍生的含 184 个重组自交系的群体 NJRIKY(简称 KY)和皖
82-178×通山薄皮黄豆甲组合衍生的含 142个重组自交系的群体 NJRIWT(简称WT)为材料, 2004—2006在田间自然虫
源下鉴定了筛豆龟蝽抗性。不同年份内以黑霉程度为指标的方差分析结果表明家系间差异在每年都达极显著水平,
遗传变异系数都相当大, 遗传率中等偏高。利用 Windows QTL Cartographer Version 2.5的复合区间作图法(CIM), KY
群体的抗性 QTL主要位于 D1a和 C2连锁群, WT群体的抗性 QTL主要位于 H和 D1b连锁群。KY群体 3年均检测
出的 qRMC-d1a-1位于 D1a连锁群, 贡献率为 7.6%~31.4%; 2005和 2006两年均检测出的 qRMC-c2-1位于 C2连锁群,
与环境有互作, 效应相对较小; 抗性等位基因来自南农 1138-2; qRMC-d1a-1和 qRMC-h-1在 2005年和 2006年存在显
著的互作。WT群体连锁群H上的 qRMC-h-1在 3年中都被检测到, 贡献率为 16.3%~36.2%; D1b连锁群上的 qRMC-d1b-2
在 2004年和 2005年被检测到, 效应相对较小; 抗性等位基因来自通山薄皮黄豆甲。虽然 WT群体 D1b和 H连锁群上
的这 2个 QTL在 KY群体中也有一年被检测到, 但 2个群体抗性位点基本上是不同的。QTL在不同环境被重复检出, 说
明大豆对筛豆龟蝽的抗性由稳定的主效 QTL所控制, 其 2侧邻近标记有希望用于标记辅助选择育种。
关键词: 大豆[Glycine max (L.) Merr.]; 筛豆龟蝽[Megacota cribraria (Fabricius)]; 抗虫性; QTL定位
Mapping QTLs of Resistance to Megacota cribraria (Fabricius) in Soy-
bean
XING Guang-Nan1,**, ZHOU Bin1,**, ZHAO Tuan-Jie1, YU De-Yue1, XING Han1, CHEN Shou-Yi2, and
GAI Jun-Yi1,*
( 1 Soybean Research Institute of Nanjing Agricultural University / National Center for Soybean Improvement / National Key Laboratory for Crop
Genetics and Germplasm Enhancement, Nanjing 210095, Jiangsu; 2 Institute of Genetics and Developmental Biology, Chinese Academy of Sci-
ences, Beijing 100101, China)
Abstract: Globular stink bug [Megacota cribraria (Fabricius)] is one of the important pests for soybean [Glycine max (L.) Merr.]
in the central and southern China. However, very few reports on soybean resistant to M. cribraria were found in the literature. The
objectives of the present study were to find QTLs associated with resistance to M. cribraria in soybean and to analyze the stability
of mapped QTLs among years by using two RIL populations, NJRIKY (or KY) and NJRIWT (or WT) derived from the crosses of
Kefeng 1 × Nannong 1138-2 and Wan 82-178 × Tongshanbopihuangdoujia, respectively. The 184 lines of KY and 142 lines of WT
were tested and the percentage of black mildew on stem and purple spots on leaves was used as indicator to evaluate their resis-
tance to M. cribraria under natural infestation during 2004–2006. There existed significant differences among lines in the two RIL
populations during the three years, with heritability of 66.5%–88.8% in KY and 61.3%–84.8% in WT. The composite interval
mapping (CIM) of the software Windows QTL Cartographer Version 2.5 was used to map QTLs. The linkage group D1a and C2
362 作 物 学 报 第 29卷

in KY and the linkage group H and D1b in WT were found to be related with resistance to M.crubrarua. The QTL qRMC-d1a-1
on Linkage group D1a was detected consistently associated with reaction to M. cribraria in KY during the three years, which
accounted for 7.6%–31.4% of phenotypic variation; the QTL qRMC-c2-1 on linkage group C2 was detected in 2005–2006, which
accounted for less phenotypic variation than the former one; the resistance alleles were from Nannong 1138-2. There appeared
significant interactions between qRMC-d1a-1 and qRMC-h-1 in KY in 2005 and 2006. The QTL qRMC-h-1 on linkage group H
was detected also consistently associated with reaction to M. cribraria in WT during the three years, which accounted for
16.3%–36.2% of phenotypic variation; the QTL qRMC-d1b-2 on linkage group D1b was detected in 2004-2005, which accounted
for less phenotypic variation than the former one; the resistant alleles were from Tongshanbopihuangdoujia. Therefore, different
QTLs conferred resistance to M. cribraria in KY and WT basically although the two QTLs in the latter population were also iden-
tified in one year in the former population. The fact that the QTLs were repeatedly detected in different environments indicated
the resistance was controlled stably by the main QTLs. Based on the results, it is inferred that the markers linked to the detected
QTLs should be useful for marker-assisted selection for resistance to M. cribraria in soybean.
Keywords: Soybean [Glycine max (L.) Merr.]; Globular stink bug [Megacota cribraria (Fabricius)]; Resistance to insects;
QTL Mapping
筛豆龟蝽Megacopta cribraria (Fabricius), 别名
豆圆蝽 , 属半翅目龟蝽科 , 危害大豆最重 , 其次是
其他豆科作物、桑、臭椿、桃、杏等。该虫在长城
以南 , 四川以东各省 (区 )均有发生 [1], 近年在河
南[2]、浙江[3]、江西[4]、福建[5]等地发生普遍而严重。
崔章林等于 1990—1994 年对南京地区的大豆食叶
性害虫进行了普查, 认为筛豆龟蝽属次重要害虫[6]。
但随着气候、环境条件、耕作制度等的改变, 近年
来有上升趋势, 2004年在南京地区大豆上大暴发[7]。
筛豆龟蝽成、若虫群集于幼嫩的主茎、分枝、豆荚
和叶柄上, 后转移到叶片上, 特别是主叶脉和叶柄
的交界处刺吸汁液, 造成植株枯瘦, 叶面上形成大
枯斑和小紫斑。此外, 成、若虫的排泄物引起霉菌
发生, 导致主茎、分枝和叶柄上附着大量黑色霉层,
影响植株的光合作用, 造成花荚脱落, 荚果枯瘪不
实, 甚至植株提前衰老死亡[7]。
大豆的抗虫性很大程度上受环境影响。应用经
典的数量遗传学方法, 可以检测其整体遗传效应和
环境效应, 但无法鉴别单个QTL。在各类作图群体中,
重组自交系群体(recombinant inbred line, RIL)在植
物遗传研究中具有重要的作用。由于重组自交系群
体是永久群体, 可以在不同时间、不同地点进行重
复试验 , 更好地估计遗传效应及遗传与环境互作 ,
非常适合于数量性状的遗传研究和QTL定位[8]。
国外大豆抗虫性定位的研究开展较早, 现已对
大豆抗玉米穗螟[9-18]、斜纹夜蛾[19]和蚜虫[20]进行了
QTL或基因定位研究, 特别是玉米穗螟抗性QTL已被
标记辅助选择验证[16-17]和精细定位[18]。玉米穗螟抗性
QTL和蚜虫抗性基因附近的相关标记已被用于标记
辅助选择育种[16-17,20], 显示了大豆抗虫QTL定位和抗
虫标记辅助选择育种的潜力。国内, 国家大豆改良中
心以皖 82-178×通山薄皮黄豆甲组合衍生的重组自交
系群体为材料, 以幼虫重为抗性鉴定指标, 对大豆抗
斜纹夜蛾的QTL进行了SSR标记研究[21-22]。
以往曾对大豆抗筛豆龟蝽进行了资源鉴定 [7],
本研究利用两个大豆重组自交系群体在 2004—2006
三年中对大豆抗筛豆龟蝽的QTL进行定位分析。
1 材料与方法
1.1 试验材料
重组自交系群体为衍生自科丰 1 号×南农
1138-2 组合的NJRIKY (简称KY) 和衍生自皖
82-178×通山薄皮黄豆甲组合的NJRIWT (简称WT),
家系数分别为 184 个和 142 个。在田间抗虫鉴定中
南农 1138-2 和通山薄皮黄豆甲表现抗筛豆龟蝽, 而
科丰 1 号和皖 82-178 感筛豆龟蝽。KY群体已绘制
了较好的遗传图谱, 被广泛用于数量性状的QTL定
位研究[8,23]。
1.2 试验设计
试验在南京农业大学江浦试验站进行, 播种后
试验田在大豆生育期不施用任何杀虫剂, 在田间自
然危害下对筛豆龟蝽进行抗性鉴定。2004年 6月 12
日夏播, 试验区四周种 3行保护区。KY重组自交系
群体加亲本, 随机区组设计, 重复 3 次, 每小区种 3
行, 行长 2 m。WT重组自交系群体加亲本, 随机区
组设计, 重复 2次, 每小区种 1行, 行长 4 m。2005
年 KY和 WT连同其亲本于 6月 18日播种, 随机区
组设计, 6 次重复, 穴播, 每穴留苗 6 株, 穴距 0.70
m×0.80 m, 试验地四周种 3 行保护行。2006 年 KY
和WT连同其亲本于 6月 19日播种, 随机区组设计,
3次重复, 穴播, 每穴留苗 6株, 穴距 0.70 m×0.80 m,
试验地四周种 3行保护行。
第 3期 邢光南等: 大豆抗筛豆龟蝽 Megacota cribraria (Fabricius)的 QTL分析 363


1.3 抗虫性指标与观察记载方法
2004年每行随机取 10株根据邢光南等[7]推荐的
植株黑霉加紫斑程度分级方法观察每株的危害级别,
10 株之和作为家系的抗性指标。2005 年和 2006 年
为更好地区分危害程度以适于QTL定位研究, 以整
穴为单位把整个枝梗看成一个空间, 而筛豆龟蝽危
害引起的黑霉加紫斑部分占该空间的百分率(危害
率)作为家系的抗性指标。
1.4 统计分析方法
因危害率是百分数, 先用反正弦转换, 再采用
SAS统计软件进行方差分析和相关分析。在方差分
析中, 家系效应看作固定模型。根据方差分析结果
按公式h2=σ2g/[σ2g + (σ2e/r)]计算遗传率。其中σ2g为遗
传方差, σ2e为误差方差, r为试验的重复数; 按公式
GCV(%)=σg/u×100 计算遗传变异系数。其中σg为遗
传方差的标准差, u为家系平均数。
1.5 遗传图谱构建和 QTL定位方法
KY群体所用的多态性标记, 在前期工作基础上
有所增加[23], 共有RFLP 177个、SSR 358个、EST 50
个、SCAR 1个、形态标记 1个和大豆花叶病毒抗性
位点 5个, 合计 592个。利用Mapmaker/Exp 3.0[24]参
考其操作手册 [25], 对KY重组自交系群体进行遗传
作图。作图过程中对标记分群和标记排序 2 个环节
的操作技术作了推敲, 详细过程将另文发表, 此处
从略。
WT群体, 由于亲本间多态性不高, 只筛到 184
个多态性SSR标记, 另加 1 个形态标记, 用group 3
37.2命令分群, compare命令排序, map命令定图距构
建连锁群, 根据SSR标记在公共遗传图谱上位置命
名连锁群[26-27]。
用Windows QTL Cartographer Version 2.5软件
采用复合区间作图法 (composite interval mapping,
CIM) 对各性状在连锁群上进行扫描 [28-29]。在每
个被测标记区间 2侧设置了 10 cM的窗口(Window),
仅将该窗口之外的标记用作余因子。同时设置 5 个
标记作为余因子, 采用模型 6, 步移速度为 2 cM。参
照Churchill等 [30]和Doerge等 [31]的方法, 对每个性状
分别进行 1 000次排列测验(permutation test), 以确
定每个性状的LOD阈值(显著水平 0.05)。QTL的置信
区间定义为LOD值大于M－1 值时的区间, M为LOD
峰值[32]。QTL定位遗传连锁图的绘制采用Mapchart
2.1[33]。
以与QTL连锁最紧密的标记代替QTL进行QTL
间互作的搜索[19], SAS程序GLM的统计模型为Xij= μ
+ M1i + M2j + (M1i×M2j) + eij, Xij =M1和M2位点第i
个和第j个标记类型的表型均值, μ=群体均值, M1i =
M1位点第i个标记类型的效应, M2j = M2位点第j个标
记类型的效应, (M1i×M2j) = M1和M2位点第i个和第j
个标记类型间的互作效应, eij= 残差。标记缺失的家
系未纳入计算。
2 结果与分析
2.1 NJRIKY和 NJRIWT群体的连锁图谱
KY重组自交系的分子遗传图谱共含有 26个连
锁群, 包含 460个标记, 总长 3 395.1 cM, 平均图距
7.4 cM, 其中 20个可与 Cregan整合图谱的 20个连
锁群相对应, 另外 6个为 D1b、F、I、L、M和 N连
锁群由于大的 gap 分出的小连锁群 , 分别命名为
D1b2、F2、I2、L2、M2和 N2。
WT重组自交系的分子遗传图谱有 21个连锁群,
其中 16个可与Cregan整合图谱的连锁群相对应, 另
外 5 个为 D2、F、J 和 O 连锁群由于大的 gap 分出
的小连锁群, 其中 O 连锁群分出 2 个小连锁群, 分
别命名为 D22、F2、J2、O2和 O3, 缺 A1、B1、B2
和 L 连锁群, 包含 84 个 SSR 标记和 1 个形态标记,
总长 1 110.3 cM, 平均图距 13.1 cM。2个遗传图谱
的全图从略。
2.2 NJRIKY 和 NJRIWT 群体抗筛豆龟蝽的遗
传变异
KY和WT 2群体不同年份的筛豆龟蝽抗性表现
见图 1和表 1。2群体的表现较一致, 亲本间差异较
大(南农 1138-2 和通山薄皮黄豆甲为抗性种质), 家
系间差异都达极显著水平并有轻微的超亲分离。
KY 和 WT 2 群体筛豆龟蝽抗性的遗传率分别为
66.5%~88.8%和 61.3%~84.8%, 遗传变异系数都较
大, 分别为 29.3%~55.1%和 28.7%~46.4%。2005 年
的遗传率和遗传变异系数都最大, 可能与 2005年筛
豆龟蝽危害较严重及设有 6个重复有关。
2004年是分级数据, 2005年和 2006年是百分率
数据, 不宜进行 3 年联合方差分析, 此处用多年相关
分析代替, 见表 2。发现 KY 和 WT 2群体筛豆龟蝽
危害的年度间相关程度中等, 都极显著, 抗性在年度
间有一定的稳定性。用 2005年和 2006年数据进行联
合方差分析, 发现 KY 群体年度间有极显著差异, 家
系与年度互作也达极显著水平; WT 群体年度间无显
著差异, 家系与年度互作则达极显著水平。因此, 后
文进行了分年度的 QTL 分析, 以便从不同环境的分
析中检测出在特定环境下表达的 QTL。
364 作 物 学 报 第 34卷



图 1 NJRIKY和 NJRIWT群体筛豆龟蝽危害率(抗性)的次数分布
Fig. 1 Frequency distribution of damage percentage (resistance) by M. cribraria in NJRIKY and NJRIWT
KY和 WT是 NJRIKY和 NJRIWT群体的简写, 其前缀 2004、2005和 2006是年份。箭头标的是亲本均值所在位置：Y: 南农 1138-2; K:
科丰 1号; T: 通山薄皮黄豆甲; W: 皖 82-178。
KY and WT are the abbreviations of NJRIKY and NJRIWT respectively; 2004, 2005, and 2006 before KY or WT are years. The arrows indi-
cate the location of means of parents. Y: Nannong 1138-2; K: Kefeng 1; T: Tongshanbopihuangdoujia; W: Wan 82-178.

表 1 2004－2006年 NJRIKY和 NJRIWT群体抗筛豆龟蝽危害率(抗性)的方差分析及遗传参数估计
Table 1 ANOVA of damage percentage (resistance) to M. cribraria and estimates of heritability values in NJRIKY and NJRIWT in
2004–2006
亲本 Parent

重组自交系群体 RIL
群体
Population
年份
Year
P1 P2
平均数
Mean
变幅
Range
家系间
F
遗传率
h2
遗传变异系数
GCV(%)
2004 19.0 8.3 10.8 5.0–21.7 3.1** 67.4 29.3
2005 70.1 10.3 28.6 6.9–74.1 8.9** 88.8 55.1
NJRIKY
2006 30.8 17.7 23.1 11.3–52.8 3.0** 66.5 33.6
2004 20.7 10.5 12.4 5.0–22.0 2.6** 61.3 28.7
2005 43.0 18.5 25.4 7.8–68.2 6.4** 84.4 46.4
NJRIWT
2006 33.1 18.1 26.1 11.3–55.9 3.0** 66.5 33.6
** 代表 0.01水平的显著性。
** indicates significant at 0.01 probability level. GCV: genetic coefficient of variation.

表 2 NJRIKY和 NJRIWT群体年度间抗筛豆龟蝽的
相关系数
Table 2 Correlation coefficients of resistance to M. cribraria
among three years in NJRIKY and NJRIWT
群体
Population
年份
Year
2005 2006
2004 0.53** 0.49**NJRIKY
2005 0.56**
2004 0.54** 0.39**NJRIWT
2005 0.63**

2.3 NJRIKY和NJRIWT群体抗筛豆龟蝽的QTL
分析
进行多年、多群体QTL定位时, 因年度间的波动
和群体亲本间的差异, 所定位点常有差异, 归并时
涉及到QTL判断标准的问题, 即什么情况下可认为
是同一QTL, 相应地需统一QTL的命名。本文根据文
献方法和定位情况, 设定多年同一群体检测出相同
QTL的标准是QTL的置信区间相互重叠; 不同群体
检测出相同QTL的标准是QTL的两侧或一侧标记相
同, 置信区间相互重叠, 或对照公共图谱后位于相
近区间。这样归类QTL有些粗放, 但易于理解, 已被
多位研究者所应用[34-36]。按上述标准的QTL定位结
果汇总于表 3, 同一群体 2年或 2年以上被检测出的
重要QTL也表示在图 2中。
2.3.1 NJRIKY 群体的抗性 QTL 分析 KY 群体
2004—2006 年筛豆龟蝽危害排列测验 1 000 次的
LOD 阈值分别为 3.3、3.4 和 3.3, 分别检测到 3、4
第 3期 邢光南等: 大豆抗筛豆龟蝽 Megacota cribraria (Fabricius)的 QTL分析 365


表 3 大豆抗筛豆龟蝽的 QTL定位结果
Table 3 QTL Mappimg of resistance to M. cribraria in soybean
年份
Year
QTLa
连锁群
Linkage
group
标记区间
Marker interval
距离 1b
Distance-1b
(cM)
距离 2b
Distance-2b
(cM)
置信区间b
Confidence
intervalc (cM)
位置d
Positiond
(cM)
LOD
加性效应
Additive
effect
R2(%)
重组自交系群体 RIL NJRIKY
qRMC-d1a-1 D1a A947V–Satt482 4.0 5.6 2.1–12.5 6.4 3.3 1.2 7.6
qRMC-d1a-3 D1a Satt254–A20T 10.2 0.0 47.9–58.0 52.6 3.6 1.1 6.6
2004
qRMC-o-1 O GMKF082b–Satt331 0.0 6.3 0.0–6.0 0.0 5.7 –1.3 10.7
qRMC-c2-1 C2 A748V–A397I 16.0 5.4 76.7–94.1 83.2 4.8 5.6 10.9
qRMC-d1a-1 D1a A947V–Satt482 8.0 1.6 6.3–12.0 10.4 14.2 9.2 27.9
qRMC-d1b-1 D1b K477I–Satt558 8.0 2.9 63.8–70.3 67.7 13.1 8.0 22.1
2005
qRMC-d1b-2 D1b Satt558–Satt157 4.0 4.9 71.0–77.1 74.6 13.0 8.0 21.9
qRMC-b1-1 B1 Sat_156–Sat_151 4.0 5.3 94.9–104.7 99.4 3.6 –2.5 6.7
qRMC-b1-2 B1 Satt251–Sat_261 4.6 0.0 105.5–118.4 112.4 4.1 –2.5 6.4
qRMC-c2-1 C2 A748V–A397I 21.4 0.0 78.8–93.8 88.6 3.5 2.4 6.1
qRMC-d1a-1 D1a A947V–Satt482 8.0 1.6 6.3–11.8 10.4 12.6 5.2 28.4
qRMC-d1a-2 D1a KNBS22I–Satt321 4.0 5.1 21.0–28.6 24.5 8.3 4.2 19.0
2006
qRMC-h-1 H Sat_218–Satt434 7.3 0.0 33.2–44.1 38.0 3.6 2.3 5.6
重组自交系群体 RIL NJRIWT
qRMC-d1b-2 D1b BE475343–Sat_351 8.0 9.7 8.9–34.1 25.2 3.1 1.5 10.5
qRMC-h-1 H Satt181–Satt434 6.0 14.8 55.6–75.9 68.2 4.8 1.9 16.3
2004
qRMC-o-1 O Sat_190–Satt331 25.5 0.0 17.1–35.3 25.5 7.2 2.1 19.7
qRMC-d1b-2 D1b BE475343–Sat_351 2.0 15.7 9.7–28.8 19.2 2.7 3.5 7.2
qRMC-f2-1 F2 Satt510–Sat_229 6.0 22.2 0.0–19.6 6.0 2.7 4.2 10.2
2005
qRMC-h-1 H Satt181–Satt434 8.0 12.8 64.3–75.5 70.2 8.6 7.4 31.9
2006 qRMC-h-1 H Satt181–Satt434 6.0 14.8 63.8–75.0 68.2 9.0 7.0 36.2
a 粗体表示重要QTL; b 距离-1和-2分别指QTL与标记区间左侧和右侧标记的距离(cM); c 表示置信区间边界点与连锁群顶端距
离(cM); d 表示QTL与连锁群顶端距离(cM)。
a Key QTLs are in bold case; b Distance-1 and -2 mean the distance from QTL to the left marker and right marker, respectively; c Dis-
tance from the top marker to the confidence limit; d Distance from the top marker to the QTL.

和 6 个 QTL。3 年中至少 2 次以上被检测出的 QTL
位于 D1a和 C2连锁群。D1a连锁群上的 QTL是最
稳定的, 贡献率也是最大的; C2连锁群上的 QTL与
环境有互作, 只在 2 次检测中被检测出来, 效应相
对较小。
位于连锁群D1a上A947V~Satt482 区间的主效
QTL在 3年都检测到, LOD值分别为 3.3、14.2和 12.6,
贡献率分别为 7.6%、27.9%和 28.4%, 置信区间几乎完
全重合(表 3, 图 2), 命名为qRMC-d1a-1 (qtl of Resis-
tance to M. cribraria on linkage group D1a 的缩写)。
位于 C2 连锁群上 A748V~A397I 区间的
QTL(qRMC-c2-1)在 2005 年和 2006 年被检测到 ,
LOD 值分别为 4.8 和 3.5, 贡献率分别为 10.9%和
6.1%, 置信区间也几乎完全重合。
B1、D1b、H和 O连锁群上的 QTL只检测出一
次, 有待于进一步验证。除 B1和 O连锁群上的 QTL
外, 抗虫基因都来自抗虫亲本南农 1138-2。
以与 QTL 连锁最紧密的标记代表 QTL 进行
QTL 间 互 作 的 搜 索 , 在 NJRIKY 群 体 发 现
qRMC-d1a-1与 qRMC-h-1在 2005年和 2006年都存
在显著的互作(表 4), 2004年也接近显著, 说明这两
位点的抗虫基因间存在互作, 当这两位点都来自科
丰 1号的等位基因时抗性最低。
2.3.2 NJRIWT群体的抗性 QTL分析 WT群体
排列测验 1 000 次的 LOD 阈值 2004—2006 年分别
为 2.6、2.6 和 2.5, 分别检测到 3、3 和 1 个 QTL。
位于连锁群 H 上 Satt181~Satt434 区间的主效 QTL
在 3年中稳定表达, LOD值分别为 4.8、8.6和 9.0, 贡
献率分别为 16.3%、31.9%和 36.2%, 置信区间几乎
完全重合, 且与 KY 群体的 qRMC-h-1 有同样的相
邻标记 Satt434, 所以归为同一 QTL。
位于连锁群 D1b 上 BE475343~Sat_351 区间的
366 作 物 学 报 第 34卷


图 2 不同年份筛豆龟蝽的重要抗性 QTLs在连锁图上的位置
Fig. 2 Linkage map showing the locations of key QTLs in different years
括号中的 KY、WT和 consensus分别表示 NJRIKY、NJRIWT和公共的连锁图。方条的长度代表置信区间(LOD为 M-1的区间)。
KY, WT, and consensus in parentheses show the linkage group from NJRIKY, NJRIWT，and consensus map, respectively. The length of the
bar represents the confidence interval of the QTL (the curve region with LOD value at M-1).

表 4 NJRIKY群体中与 qRMC-d1a-1 和 qRMC-h-1连锁的两 SSR位点基因型在 2005和 2006年的危害率
Table 4 Damage percentage (DP) of four possible genotypes between two SSR loci linked to qRMC-d1a-1 and qRMC-h-1 in NJRIKY
in 2005 and 2006 (%)
基因型 Genotype

2005

2006

Satt482 Satt317 家系数
Number of lines
危害率
DP
标准误
Standard error
危害率
DP
标准误
Standard error
Nannong 1138-2 Nannong 1138-2 26 19.1 2.4 17.9 1.2
Nannong 1138-2 Kefeng 1 25 18.3 2.2 18.6 1.6
Kefeng 1 Nannong 1138-2 23 28.1 3.0 22.8 1.9
Kefeng 1 Kefeng 1 27 42.8 3.3 30.3 1.5

主效 QTL在 2004和 2005年被检测到, LOD值分别
为 3.1 和 2.7, 贡献率分别为 10.5%和 7.2%, 置信区
间几乎完全重合, 对照公共图谱后, 与 KY 群体的
qRMC-d1b-2位于相邻区间, 也归为同一 QTL。
F2和O连锁群上的QTL只被检测出一次还有待
进一步验证。抗虫基因都来自抗虫亲本通山薄皮黄
豆甲。
2.3.3 两群体抗性 QTL分析结果的比较 KY群
体在 B1、C2、D1a、D1b、H 和 O 连锁群上检测出
QTL, 而 WT群体只在 D1b、F、H和 O连锁群上检
测出 QTL。对照公共图谱, KY 和 WT 两群体都在
D1b、H 和 O 连锁群上定位到抗性 QTL。KY 群体
检测出的抗性位点比 WT 群体多, 几乎覆盖了 WT
群体的抗性位点。但 KY群体的主效抗性 QTL位于
D1a连锁群上而WT群体的主效抗性 QTL位于 H连
锁群上。对照公共图谱位置, D1b和 H连锁群上的抗
性 QTL 在两群体中相近, 分别处于相邻区间, 有可
能是相同位点, 说明两群体也可能有部分相同的抗
性遗传基础, 但效应大小不同, 是不同位点还是不
同的抗性等位基因有待进一步研究。O 连锁群上的
qRMC-o-1 两群体都只在 2004 年检测出 , 可能与
2004年用抗级总和作指标有关, 有待进一步研究。
3 讨论
3.1 大豆抗筛豆龟蝽的主要 QTL
一般来说QTL的定位从分子标记测定和表型鉴
定着手 , QTL 定位的精确性受表型鉴定影响较大 ,
而影响表型鉴定的因素很多。基因型与基因型及基
第 3期 邢光南等: 大豆抗筛豆龟蝽 Megacota cribraria (Fabricius)的 QTL分析 367


因型与环境的互作效应是影响 QTL 作图的重要因
素。多年或多群体定位 QTL 是验证 QTL 真实存在
的一种方法。KY群体 3 年共检测出 10个 QTL, 其
中只有 qRMC-d1a-1和 qRMC-c2-2 2年或 3年均能检
测到。WT 群体共检测出 4 个 QTL, 其中只有
qRMC-h-1和 qRMC-d1b-1 2年或 3年均能检测到。
KY 群体中的 qRMC-d1a-1 与 WT 群体中的
qRMC-h-1效应大且稳定, 它们可能是大豆抗筛豆龟
蝽的主要 QTL, 有希望用于分子标记辅助育种。
3年QTL定位中, 由于环境影响, QTL的位置与
效应有所变化, 不过对应 QTL的置信区间分别能重
合。KY 群体和 WT 群体共同检测出的 QTL 有
qRMC-h-1、qRMC-d1b-1 和 qRMC-o-2, 说明其在抗
筛豆龟蝽的种质资源中可能比较普遍。
多群体QTL定位结果的比较, 由于受不同的标
记类型、不同的标记数目和不同的重组率影响, 导
致不同群体连锁群长度显著不同[35]。因为这种差异,
个别群体遗传图谱要与公共遗传图谱比对才能确定
QTL的位置是否一致。但这种比对仍是粗放的, 并不
能说明其是不同位点聚集在一起还是同一位点的不
同等位基因。
本研究中 WT 群体由于亲本间多态标记少, 没
能构建出很完整的连锁图, 影响 QTL检测和效应估
计, 表现在 QTL 的置信区间较 KY 群体大。要弥补
此不足, 首先要增加 SSR 标记的数目, 其次要增加
标记的种类, 如 RFLP、RAPD、EST-SSR、SNP等,
构建出该作图群体的完整连锁图谱, 使之能在完整
的连锁图谱上检测和搜索大豆筛豆龟蝽抗性 QTL。
3.2 与大豆其他抗虫 QTL定位结果的比较
公共图谱的建立 [26-27], 使不同群体的QTL定位
结果具有可比性。目前国内外主要对大豆抗玉米穗
螟 [9-18]和斜纹夜蛾 [19,21-22]的QTL及抗蚜虫的基因 [20]
进行了定位研究。主要在M连锁群Satt463 标记附近
定位出影响玉米穗螟抗选性和抗生性的主效
QTL[9-11]、斜纹夜蛾的主效QTL[19]和蚜虫的抗性基因
[20]; H连锁群在 4个不同的群体定位出玉米穗螟抗性
QTL[9-10,13]。E连锁群在 3 个不同的群体定位出玉米
穗螟抗性QTL且效应较大[13,15]。因此, M、H和E连锁
群是玉米穗螟抗性QTL所在的主要连锁群。另外C2、
F和J连锁群都曾在 2 个群体中被定位出玉米穗螟抗
性QTL, A1、B2、D1a、D1b、D2和G连锁群都曾在
1个群体被定位出玉米穗螟抗性QTL。
本研究主要在 D1a、H、C2和 D1b连锁群上定
位出主效 QTL, 这 4 个连锁群前人都曾检测到大豆
抗虫 QTL, 且在 D1a、H和 C2连锁群上位置还较接
近, 特别在 Dla 与 H 连锁群上作者还定位到抗豆卷
叶螟的主效 QTL(另文待发表), 说明 Dla 与 H 连锁
群上可能存在抗多种害虫的主效 QTL; 本研究在 M
和 E 连锁群上没定位到主效 QTL, 可能是虫种不同
或本研究的材料在这 2个连锁群缺抗性基因。
通过以上比较分析可知大豆对不同害虫可能存
在不同的抗性主效 QTL, 这与田间大豆对不同害虫
的抗性有差异相一致 , 但也可能存在相同的抗性
QTL。对于一种害虫具有抗性的 QTL并不一定兼抗
其他虫种, 其抗性机制可能存在差异。因此在大豆
抗虫育种中, 应首先针对不同虫种研究, 寻找大豆
对各种虫种抗性的 QTL, 然后进行基因聚合, 培育
综合抗性的品种。
4 结论
NJRIKY群体 3年均检测出的 qRMC-d1a-1位于
D1a连锁群, 贡献率为 7.6%~31.4%; 2005和 2006两
年均检测出的 qRMC-c2-1位于C2连锁群, 与环境有
互作 , 效应相对较小 ; 抗性等位基因来自南农
1138-2。NJRIWT群体连锁群 H上的 qRMC-h-1在 3
年中都被检测到, 贡献率为 16.3%~36.2%; D1b连锁
群上的 qRMC-d1b-2 在 2004 年和 2005 年被检测到,
效应相对较小 ; 抗性等位基因来自通山薄皮黄豆
甲。虽然 WT群体 D1b和 H连锁群上的这 2个 QTL
在KY群体中也有一年被检测到, 但 2个群体抗性位
点基本上是不同的。QTL 被重复检出, 说明大豆对
筛豆龟蝽的抗性由稳定的主效 QTL所控制, 其两侧
邻近标记有希望用于标记辅助选择育种。
References
[1] Editorial Committee of Plate of Chinese Diseases and Insects
on Crop(中国农作物病虫图谱编绘组 ). Plate of Chinese
Diseases and Insects on Crop, fifth fascicule, Diseases and
Insects on Oil Crop(First)[中国农作物病虫图谱, 第五分册,
油料病虫 (一 )]. Beijing: Agricultural Press, 1982. pp
136−137(in Chinese)
[2] Wang H-S(王合松), Zhang C-S(张春生), Yu D-P(于东坡).
Preliminary studies on occurrence and control technology of
Megacopta cribraria (Fabricius). China Plant Protect (中国
植保导刊), 2004, 24(8): 45(in Chinese)
[3] Wang Z-X(王植杏), Wang H-D(王华弟), Chen G-H(陈桂华),
Zhu-Ge Z(诸葛梓), Tong C-W(童彩文). Occurrence and con-
trol of Megacopta cribraria (Fabricius) on soybean. Plant
Protect (植物保护), 1996, 22(3): 7−9(in Chinese with English
abstract)
[4] Li Y-H(李颜辉), Pan Z-S(潘战胜), Zhang J-P(张建平), Li
368 作 物 学 报 第 34卷

W-S( 李 旺 盛 ). Observation of biology behaviour of
Megacopta cribraria (Fabricius). Plant Protect Technol Ex-
tens (植保技术与推广), 2001, 21(7): 11−12(in Chinese)
[5] Wu M-X(吴梅香), Xu K-T(许开腾). Preliminary studies on
the pests of green soybean in Fuzhou suburbs. Wuyi Sci J (武
夷科学), 2002, 18: 27−32(in Chinese with English abstract)
[6] Cui Z-L(崔章林), Gai J-Y(盖钧镒), Ji D-F(吉东风), Ren
Z-J(任珍静). A study on leaf-feeding insect species on soy-
beans in Nanjing area. Soybean Sci (大豆科学), 1997, 16(1):
12−20(in Chinese with English abstract)
[7] Xing G-N(邢光南 ), Zhao T-J(赵团结 ), Gai J-Y(盖钧镒 ).
Evaluation of soybean germplasm in resistance to globular
stink bug [Megacopta cribraria (Fabricius)]. Acta Agron Sin
(作物学报), 2006, 32(4): 491−496(in Chinese with English
abstract)
[8] Wang H-L(王宏林), Yu D-Y(喻德跃), Wang Y-J(王永军),
Chen S-Y(陈受宜 ), Gai J-Y(盖钧镒 ). Mapping QTLs of
soybean root weight with RIL population NJRIKY. Hereditas
(遗传), 2004, 26(3): 333−336(in Chinese with English ab-
stract)
[9] Rector B G, All J N, Parrott W A, Boerma H R. Identification
of molecular markers linked to quantitative trait loci for
soybean resistance to corn earworm. Theor Appl Genet, 1998,
96: 786−790
[10] Rector B G, All J N, Parrott W A, Boerma H R. Quantitative
trait loci for antixenosis resistance to corn earworm in soy-
bean. Crop Sci, 1999, 39: 531−538
[11] Rector B G, All J N, Parrott W A, Boerma H R. Quantitative
trait loci for antibiosis resistance to corn earworm in soybean.
Crop Sci, 2000, 40: 233−238
[12] Terry L I, Chase K, Orf J, Jarvik T, Mansur L, Lark K G. In-
sect resistance in recombinant inbred soybean lines derived
from non-resistant parents. Entomol Experiment et Appli,
1999, 91: 465−476
[13] Terry L I, Chase K, Jarvik T, Orf J. Soybean quantitative trait
loci for resistance to insects. Crop Sci, 2000, 40: 375−382
[14] Narvel, J M, Walker D R, Rector B G, All J N, Parrott W A,
Boerma H R. A retrospective DNA marker assessment of the
development of insect resistant soybean. Crop Sci, 2001, 41:
1931−1939
[15] Boerma H R, Walker D R. Discovery and utilization of QTLs
for insect resistance in soybean. Genetica, 2005, 123: 181−189
[16] Walker D, Boerma H R, All J, Parrott W. Combining cry1Ac
with QTL alleles from PI 229358 to improve soybean resis-
tance to lepidopteran pests. Mol Breed, 2002, 9: 43−51
[17] Walker D R, Narvel J M, Boerma H R, All J N, Parrott W A. A
QTL that enhances and broadens Bt insect resistance in soy-
bean. Theor Appl Genet, 2004, 109: 1051−1057
[18] Zhu S, Walker D R, Boerma H R, All J N, Parrott W A. Fine
Mapping of a major insect resistance QTL in soybean and its
interaction with minor resistance QTLs. Crop Sci, 2006, 46:
1094−1099
[19] Komatsu K, Okuda S, Takahashi M, Matsunaga R, Nakazawa
Y. QTL mapping of antibiosis resistance to common cutworm
(Spodoptera litura Fabricius) in soybean. Crop Sci, 2005, 45:
2044−2048
[20] Li Y, Hill C B, Carlson S R, Diers B W, Hartman G L. Soy-
bean aphid resistance genes in the soybean cultivars Dowling
and Jackson map to linkage group M. Mol Breed, 2007, 19:
25−34
[21] Wang H(王慧 ), Yu D-Y(喻德跃 ), Wu Q-J(吴巧娟 ), Gai
J-Y(盖钧镒). Characterization of resistance genes to cotton
worm with SSR Markers in soybean. Soybean Sci (大豆科学),
2004, 23(2): 91−95(in Chinese with English abstract)
[22] Liu H(刘华), Wang H(王慧), Li Q(李群), Xu P(徐鹏), Gai
J-Y(盖钧镒 ), Yu D-Y(喻德跃 ). Inheritance analysis and
mapping QTLs related to cotton worm resistance in soybeans.
Sci Agric Sin (中国农业科学), 2005, 38(7): 1369−1372(in
Chinese with English abstract)
[23] Zhang W-K, Wang Y-J, Luo G-Z, Zhang J-S, He C-Y, Wu
X-L, Gai J-Y, Chen S-Y. QTL mapping of ten agronomic
traits on the soybean [Glycine max (L.) Merr.] genetic map
and their association with EST markers. Theor Appl Genet,
2004, 108: 1131−1139
[24] Lander E S, Green P. Mapmaker: an interactive computer
package for constructing primary genetic linkage maps of
experimental and natural populations. Genomics, 1987, 1:
174−181
[25] Lincoln S E, Daly M J, Lander E S. Constructing Genetic
Linkage Maps with MAPMAKER/EXP Version 3.0: A Tuto-
rial and Reference Manual. A Whitehead Institute for Bio-
medical Research Technical Report Third Edition, January,
1993
[26] Cregan P B, Jarvik T, Bush A L, Shoemaker R C, Lark K G,
Kahler A L, Kaya N, Van Toai T T, Lohnes D G, Chung J,
Specht J E. An integrated genetic linkage map of the soybean
genome. Crop Sci, 1999, 39: 1464−1490
[27] Song Q J. Marek L F, Shoemaker R C, Lark K G, Concibido
V C, Delannay X, Specht J E, Cregan P B. A new integrated
genetic linkage map of the soybean. Theor Appl Genet, 2004,
109:122−128
[28] Wang S C, Basten C J, Zeng Z B. Windows QTL Cartographer
2.5. Statistical Genetics, North Carolina State University, Ra-
leigh, NC, 2001−2005
[29] Zeng Z B. Precision mapping of quantitative trait loci. Ge-
netics, 1994, 136: 1457−1468
[30] Churchill G A, Doerge R W. Empirical threshold values for
quantitative trait mapping. Genetics, 1994, 138: 963−971
[31] Doerge R W, Churchill G A. Permutation tests for multiple
loci affecting a quantitative character. Genetics, 1996, 142:
285−294
[32] Collard B C Y, Jahufer M Z Z, Brouwer J B, Pang E C K. An
introduction to markers, quantitative trait loci (QTL) mapping
and marker assisted selection for crop improvement: the basic
concepts. Euphytica, 2005, 142: 169−196
[33] Voorrips, R E. MapChart: Software for the graphical presen-
tation of linkage maps and QTLs. J Hered, 2002, 93: 77−78
[34] Chantret N, Mingeot D, Sourdille P, Bernard M, Jacquemin J
M, Doussinault G. A major QTL for powdery mildew resis-
tance is stable over time and at two development stages in
winter wheat. Theor Appl Genet, 2001, 103: 962−971
[35] Symonds V V, Godoy A V, Alconada T, Botto J F, Juenger T E,
Casal J J, Lloyd A M. Mapping quantitative trait loci in mul-
tiple populations of Arabidopsis thaliana identifies natural
allelic variation for trichome density. Genetics, 2005, 169:
1649−1658
[36] Tucker D M, Griffey C A, Liu S, Brown-Guedira G, Marshall
D S, Saghai Maroof M A. Confirmation of three quantitative
trait loci conferring adult plant resistance to powdery mildew
in two winter wheat populations. Euphytica, 2007, 155: 1−13