一种利用点蜂缘蝽导致大豆“症青”发生的方法

技术领域

本发明属于植物育种领域，具体而言，涉及一种利用点蜂缘蝽导致大豆“症青”发生的方法；

背景技术

大豆是我国重要的粮食作物、油料物资和饲料来源，是新形势下国家粮食安全战略的重要组成部分。近几年来，随着全球气候变化日益频繁，大豆的病虫害问题日益突出，尤其是近年来的大豆“症青”现象在我国大面积频繁发生，严重影响大豆产量，威胁着我国粮食安全，是我国急需解决的重大难题。

大豆“症青”近年来在我国连年大面积暴发式发生且为害严重，尤其是在黄淮海地区。“症青”植株主要表现为品种应成熟时，植株仍然叶绿、枝青，有荚但荚而不实或者籽粒瘪烂的现象，严重时可造成大面积减产甚至颗粒无收，并呈现出逐步向西北、东北大豆产区扩散蔓延的趋势，极大地降低了农民的生产积极性，严重威胁我国大豆产业振兴计划的实施。由于发生的突发性，目前国内对大豆“症青”的发生原因众说纷纭，主要原因包括：大豆病毒、虫害、营养元素不均衡、气候问题等，大豆“症青”可以说是大豆的“癌症”，严重影响大豆产量，制约我国大豆生产。

相关研究报道，大豆“症青”发生的直接诱因是刺吸式害虫造成大豆籽粒幼胚死亡，使籽粒发育停滞，导致源-库关系失衡。而点蜂缘蝽作为引起“症青”发生的元凶之一，已引起了大豆科技工作者与生产者的高度重视。点蜂缘蝽(Riptortus pedestris)是豆科典型的刺吸式害虫，别名：白条蜂缘蝽或豆缘蝽象，属半翅目缘蝽科。点蜂缘蝽寄主范围广泛，主要为害蚕豆、豌豆、菜豆、绿豆、大豆、豇豆和毛蔓豆等豆科植物，亦为害水稻、麦类、高粱、玉米、红薯、棉花、甘蔗、丝瓜等。点蜂缘蝽通过刺吸植物汁液导致植株发育不良，果荚不实或形成瘪粒，危害严重时全株坏死，颗粒无收。点蜂缘蝽通过刺吸植物汁液危害大豆全生育期，防治点蜂缘蝽可以有效控制大豆“症青”的发生。国家大豆产业技术体系在近年来的生产实践中，针对大豆症青提出了防治技术：从大豆开花期开始，喷施吡虫啉+氰戊菊酯、氯虫·噻虫嗪等杀虫剂，可有效防止田间“症青”现象发生。然而，该种防治策略成本高，需要专业技术人员全程介入，不容易大面积推广(徐彩龙等，黄淮海夏大豆症青发生原因探讨与防治技术，大豆科技，研究与探讨，2019)。此外，当化学药物防治不及时、不到位或因天气原因无法防治时，均会造成损失，化学防治不仅污染环境、增加成本，还导致害虫产生抗药性且更难防治。目前，培育推广抗虫品种是最经济、有效、安全的手段。但当前生产上尚未发现抗性大豆品种。

在国家粮食安全战略新形势下，解析大豆“症青”发生的分子生物学机理、培育耐“症青”大豆新品种是目前亟需深入研究的重要问题。基于以上现有技术中的缺陷，发明人经过长期的研究，在室内建立了大豆“症青”发生的实验模型，可用于“症青”抗性植株的培育，由于在室内构建相关模型，更容易控制环境条件，并针对重要的环境条件设计多因素或单因素实验，通过摸索和优化育种条件，提高“症青”大豆模型构建速度和成功率，目前国内外均未见利用点蜂缘蝽在室内导致大豆“症青”发生的报道和研究性文章。

发明内容

基于现有技术的缺陷，本发明提供一种利用点蜂缘蝽导致大豆“症青”发生的方法，通过优化点蜂缘蝽接虫密度、取食周期、植物接虫生育时期等关键技术参数，建立一套室内条件下，利用点蜂缘蝽快速有效导致大豆“症青”发生的实验体系，为解析点蜂缘蝽导致的大豆“症青”发生规律及分子生物学机理提供实验体系，为后期培育抗/耐“症青”大豆新品种提供模型基础。此外，发明人首次尝试构建的室内培育体系和获得优选参数，为科研人员培育相关抗性品种提供实验材料和育种经验。

一方面，本发明涉及一种室内培育“症青”大豆植株的方法，其步骤包括：

(1)供试点蜂缘蝽的选择

选取羽化后5-10天的点蜂缘蝽成虫(雌虫与雄虫均可)，置于养虫笼中饥饿12h，随后进行后续接虫实验；

(2)供试大豆植株选择

本实验是在温室内进行，选择北方早熟大豆品种为实验材料；

(3)接点蜂缘蝽

将特定生长期的大豆分别放入35cm×35cm×115cm的防虫网中，将点蜂缘蝽接入虫网中，每天统计虫网中虫子数量和清除虫卵，取食天数15-45天，之后撤掉虫子；待对照植株进入鼓粒盛期，分析每个处理植株的主要农艺性状，包括单株豆荚数，鼓粒豆荚数、瘪荚数，待植株进入成熟期(R8)，统计每个处理植株的生育期天数、单株粒数及单株粒重，通过筛选获得符合要求的“症青”性状大豆植株。

在一些实施方案中，所述大豆生长期优选：大豆苗期(V4)、花期(R1)、始荚期(R3)；最优选：始荚期(R3)。

在一些实施方案中，所述接点蜂缘蝽的密度优选：0.5只/株、1.0/株、2.0/株，最优选：2.0/株。

在一些实施方案中，所述取食天数为10、20、25、30天，优选25-30天，最优选30天。

一方面，本发明涉及通过上述方法获得的“症青”大豆植株；

另一方面，本发明涉及所述方法获得的“症青”大豆植株在选育“症青”抗性大豆品种育种中的用途。

在一些实施方案中，本发明的抗性育种方法同样适用于点蜂缘蝽，壁蝽以及稻绿蝽等与点蜂缘蝽同类的蝽类害虫的抗性植物育种。

在另一些实施方案中，本发明所述大豆品种选自：蒙豆16、黑农68、合农61、吉农45、东农55；优选：蒙豆16、黑农68、合农61；最优选：蒙豆16。

附图说明：

图1：点蜂缘蝽为害大豆不同生育时期分析，A：点蜂缘蝽为害大豆不同生育时期的表型分析(植株和豆荚)；B：单株荚数分析(鼓粒荚数与空荚数)；C：单株粒数分析；D：单株粒重分析；E：不同处理的大豆生育期分析。Mock：不接虫对照；V4：大豆苗期；R1：大豆花期；R3：大豆始荚期。

图2：不同密度点蜂缘蝽为害大豆始荚期分析，A：不同密度点蜂缘蝽为害大豆始荚期的表型分析(植株和豆荚)；B：单株荚数分析(鼓粒荚数与空荚数)；C：单株粒数分析；D：单株粒重分析；E：不同处理的大豆生育期分析。

筛选获得的具有典型大豆“症青”症状的植株；

图3A：整体图；

图3B：局部图；

实施例：

实施例1：

(1)供试点蜂缘蝽的选择

选取羽化后5-10天的点蜂缘蝽成虫(雌虫与雄虫均可)，置于养虫笼中饥饿12h，随后进行后续接虫实验。

(2)供试大豆植株选择

由于本实验是在温室内进行，考虑到生长周期、光照强度等因素，优选北方早熟大豆品种“蒙豆16”为实验材料。选用直径为28cm的花盆播种，每盆播种3穴，每穴播种2粒种子，出苗后进行正常的植株管理，每盆留3株长势良好的大豆以供后续试验。

(3)大豆不同生育时期接点蜂缘蝽

分别在大豆苗期(V4)、花期(R1)、始荚期(R3)开始接点蜂缘蝽成虫，将相应时期的供试大豆分别放入35cm×35cm×115cm的防虫网中，虫网为20目。将点蜂缘蝽按照每株2只的密度接入虫网中，每盆3株，共放入6只。对照植株放入虫网，不接虫。每个处理设置3个重复。每天统计虫网中虫子数量和清除虫卵，若虫子数量不足，则进行相应的补充，严格保证2只/株的接虫密度。取食30天后，撤掉虫子。待对照植株进入鼓粒盛期(R6)，分析每个处理植株的主要农艺性状，包括单株豆荚数，鼓粒豆荚数、瘪荚数。待植株进入成熟期(R8)，统计每个处理植株的生育期天数、单株粒数及单株粒重(图1)。

实验结果表明：点蜂缘蝽在大豆始荚期(R3)导致大豆滞绿不成熟、生育期显著延长，产量显著下降，由此可见，大豆始荚期是点蜂缘蝽为害大豆的敏感时期，也是构建相关模型的绝佳时期。

(4)大豆始荚期接不同密度点蜂缘蝽

将生长至始荚期(R3)的大豆放入35cm×35cm×115cm的防虫网中，虫网为20目。将点蜂缘蝽分别按照0.5只/株、1.0/株、2.0/株的密度接入虫网中，每盆3株(0.5只/株的处理为2株/盆)，每个虫网中分别放入1只、3只、6只点蜂缘蝽成虫。同一时期的对照植株放入虫网，不接虫。每个处理设置3个重复。每天统计虫网中虫子数量和清除虫卵，若虫子数量不足，则进行相应的补充。取食30天后，撤掉虫子。待对照植株进入鼓粒盛期(R6)，分析每个处理植株的主要农艺性状，包括单株豆荚数，鼓粒豆荚数、瘪荚数。待植株进入成熟期(R8)，统计每个处理植株的生育期天数、单株粒数及单株粒重(图2)。

实验结果表明：至少0.5只/株点蜂缘蝽就能导致大豆“症青”的发生，且随着接虫密度增加，能够加剧大豆“症青”现象的发生。通过本方法获得的“症青”大豆具有典型的“症青”表型：单株荚数显著增多但不鼓粒、植株滞绿不成熟、生育期显著延长、单株粒数、粒重显著降低，甚至绝产，能够用于后续的“症青”抗性大豆的选育。通过上述参数优化，我们快速有效的获得了“症青”表型的植株(参见图3A-3B)。

综上所述，本发明建立了利用点蜂缘蝽导致大豆“症青”发生的实验体系，通过实验获得最优条件参数为：选用处于始荚期的大豆早熟品种，按照2只/株的接虫密度接点蜂缘蝽，取食30天后，可有效导致大豆“症青”的发生并结合最优参数快速获得大豆“症青”植株，主要表现为：单株荚数显著增多但不鼓粒、植株滞绿不成熟、生育期显著延长、单株粒数、粒重显著降低，甚至绝产。本发明能够为解析点蜂缘蝽导致的大豆“症青”分子机理相关研究提供成功的实验体系。

应该理解，本发明描述的具体实例和方案仅仅是为了例证目的作为示例给出，不视为对本发明的限制，包括在本发明的精神和范围内的各种进一步修改或变化均视为涵盖在本发明的公开范围内。