亚麻萌发期耐盐鉴定体系优化及150份种质耐盐性综合评价

【目的】 优化亚麻萌发期耐盐鉴定体系并综合评价种质资源耐盐性,为亚麻种质资源耐盐性评价及耐盐品种培育奠定基础。【方法】 选用芽长、根长和发芽率作为亚麻萌发期耐盐性鉴定的表型性状。利用13个NaCl浓度梯度胁迫处理30份亚麻种质,分析不同指标变化确定胁迫浓度。用确定的浓度对150份亚麻种质进行胁迫,分别统计相对芽长、相对根长和相对发芽率,利用隶属函数法对供试亚麻萌发期耐盐性进行综合评价,结合聚类分析划分耐盐等级。【结果】 以相对芽长或相对根长为指标时适宜的NaCl胁迫浓度为100 mmol/L,以相对发芽率为指标时适宜的NaCl胁迫浓度为220 mmol/L;150份亚麻种质分划为5个耐盐等级:高耐3份、耐盐36份、中耐67份、敏感33份、高敏11份;油用亚麻亚群中各指标均显著高于纤维亚麻和兼用亚麻。【结论】 不同耐盐指标的最适筛选浓度不同。筛选出的3份高耐亚麻种质可用于亚麻耐盐育种及后续研究。油用亚麻相比兼用和纤用亚麻更耐盐。     

谷子发芽期和幼苗前期耐盐性鉴定指标的研究

采用5种不同浓度的NaCl胁迫,以谷子发芽期发芽势和发芽率的相对盐害率以及幼苗前期的根长和苗高的相对盐害率作为鉴定评价指标,研究谷子发芽期和幼苗前期耐盐性鉴定的盐胁迫条件。结果表明：200 mmol/L或250 mmol/L NaCl处理可作为谷子发芽期耐盐性鉴定的盐胁迫条件;150 mmol/L或200 mmol/LNaCl处理可作为谷子幼苗前期耐盐性鉴定的盐胁迫条件。     

芽期NaCl胁迫下不同基因型芝麻的反应差异研究

通过芽期NaCl胁迫研究了不同浓度NaCl对芝麻种子成苗及幼苗生长的影响,分析了0.4%NaCl胁迫下不同基因型芝麻的反应差异。结果表明：（1） 0～0.4%的NaCl浓度对芝麻种子成苗率影响较小,在NaCl浓度为0.6%～0.8%时表现为成苗率下降;芽长和简易活力指数均随NaCl浓度的增加而不断下降;根长和苗鲜重则因品种不同表现有异,部分品种随NaCl浓度增加呈先升后降趋势,部分品种则表现为不断下降趋势,不同芝麻品种表现差异较大。（2） 所有参试品种在0.4%的NaCl浓度胁迫下在根长、芽长、苗鲜重、简易活力指数等测定指标上均表现出下降较为明显,认为0.4%的NaCl浓度胁迫可以作为芝麻种质资源耐盐性筛选鉴定的参考浓度。（3）聚类分析结果将39份种质资源明显聚为两类,即包含12份种质的耐盐类和包含27份种质的不耐盐类。（4） 参试的改良品种（系）与地方种质耐盐性差异不大,地方种质的耐盐性指标的多样性指数要大于改良品种（系）,即在NaCl胁迫下地方种质所表现的基因型差异要大于改良品种（系）。     

花生资源耐盐性的鉴定与评价（英文）

为筛选耐盐花生种质并为花生耐盐遗传基础研究提供材料,选用相对发芽势、相对发芽率、相对发芽指数和盐害率为指标,以0.5%NaCl为胁迫浓度,对128份花生种质进行芽期耐盐性鉴定。结果表明,盐胁迫对花生种子萌发有显著的抑制作用,但盐胁迫的抑制效应因种质不同而存在明显差异;128份种质中,高耐盐种质仅占5%左右。在耐盐评价指标方面,除盐害率或相对发芽率以外,相对发芽指数可以作为评价指标之一。此外,盐胁迫条件下,地方品种的发芽速度高于育成品种。本研究筛选出JS011、JS024、JS125、JS491、JS523、JS524、JS525等7份高度耐盐种质可用于花生耐盐性基础研究的材料。     

22份苜蓿种质萌发期耐盐性综合评价

为确定苜蓿种质材料耐盐性鉴定的适宜浓度,筛选耐盐苜蓿种质,采用常规纸上萌发试验,研究了22份苜蓿(Medicago sativa)种质材料种子相对发芽率、相对发芽势、发芽指数、胚根干质量和胚芽干质量对不同浓度(0、0.4%、0.8%、1.2%、1.6%)NaCl胁迫的响应,并对其耐盐性强弱进行聚类分析和综合评价。结果表明:随着盐胁迫增强,22份苜蓿种质材料相对发芽率、相对发芽势、发芽指数、胚根干质量和胚芽干质量较对照均显著降低;苜蓿半致死盐浓度(S₅₀)均值为0.85%,变异系数26.38%,1.2% NaCl为耐盐性鉴定的适宜浓度;表现稳定的耐盐苜蓿种质材料为牧王、爱菲尼特、德国德贝和金皇后,敏盐苜蓿种质材料为敖汉、A/S综合、费纳尔和润布11。研究结果可为耐盐苜蓿新品种选育提供参考。     

咸水胁迫对菊苣种子萌发的影响及耐盐性鉴定指标的筛选

[目的]探讨菊苣种子萌发期的耐盐能力,为菊苣萌发期耐盐性鉴定提供技术支撑。[方法]利用地下咸水胁迫法,通过相关性分析、主成分分析和回归分析,研究不同咸水浓度对种子发芽势、发芽率、发芽指数、活力指数、胚根长及胚芽长等指标及其相对值的影响。[结果]低浓度(0.2%)咸水对种子萌发有促进作用;相对发芽指数和相对胚根长适宜作为耐盐性鉴定指标;菊苣萌发期的耐盐阈值为0.6%左右。[结论]菊苣萌发期的耐盐性鉴定指标为相对发芽指数和相对胚根长;适宜作为菊苣萌发期耐盐鉴定的咸水浓度为0.6%。     

北方早粳稻品种萌发期和幼苗期的耐盐性评价

本试验对14个北方早粳稻品种进行萌发期及幼苗期的耐盐性鉴定，以盐敏感品种越光(CK1)、耐盐品种ST1050(CK2)为对照。结果显示，10 g·L^-1浓度NaCl盐胁迫对水稻种子的萌发起到明显抑制作用，能较好反映不同品种在萌发期的耐盐性差异；除沪旱6220表现中等耐盐外，包括CK1、CK2在内的15个品种均表现出强耐盐性，其中新粳4号、新稻1号、新稻11号表现尤其突出，10 g·L^-1 NaCl盐胁迫下的相对盐害率分别为0、1.33%、2.68%。盐胁迫对水稻幼苗的生长也起到明显的抑制作用，从8 g·L^-1浓度NaCl胁迫的枯叶率来看，新稻56号(36.00%)的幼苗生长较好，具强耐盐性，与耐盐对照ST1050(36.66%)相仿；新稻11号(46.26%)、新粳4号(48.62%)、沪旱6220(49.21%)、中农粳11(51.12%)、新稻1号(56.96%)、沪旱3032(57.20%)、新稻36号(57.88%)等7个品种的枯叶率均低于60%,具中等耐盐性。因此，综合2个时期的耐盐性表现，适合在台州市围垦涂地...     

酵母耐盐相关基因HAL1在棉花中的功能表达

【目的】克隆酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）耐盐基因HAL1（halotolerance）并转化棉花,探究该基因在棉花中的功能,进一步探究酵母耐盐相关基因在高等植物中的具体功能。【方法】根据NCBI核酸数据库中酵母耐盐基因HAL1的mRNA全长序列信息,利用RT-PCR技术从酿酒酵母As2.375中克隆该基因。选择酶切位点XbaⅠ和SmaⅠ对表达载体pBI121::GFP进行双酶切,采用In-Fusion技术构建pBI121-ScHAL1::GFP融合表达载体。以自发荧光较弱的陆地棉品种Y-2067、ZA-23、GZ-2的花粉为材料,用基因枪轰击棉花花粉进行瞬时表达研究。采用基因枪活体转化技术将外源基因表达载体pBI121-HAL1::GFP转化棉花盐敏感材料中s9612,获得T0棉花转基因种子。用100 mmol·L^-1 NaCl盐溶液对转基因T0种子进行耐盐性发芽试验,并进行分子检测,对鉴定出的转基因植株进行叶盘耐盐性分析。【结果】从酿酒酵母As2.375中克隆耐盐基因ScHAL1,基因全长885 bp,共编码294个氨基酸。对其序列进行分析,发现HAL1蛋白中丝氨酸所占比例最大,整个蛋白呈碱性且带正电,属于亲水性蛋白。根据蛋白二级结构预测结果,推测该蛋白的结构功能域可能主要由无规则卷曲和β-折叠片构成。棉花花粉瞬时表达结果表明,转化HAL1后,3种陆地棉花粉的绿色荧光现象都明显增强,说明该基因可以在这3种陆地棉的花粉中表达。用100 mmol·L^-1 NaCl盐溶液对转基因棉花T0种子和受体材料中s9612自交种进行胁迫,发现转基因种子萌发能力明显强于受体材料,表明HAL1可以提高种子耐盐性。根据基因核苷酸序列设计2对引物对T0转基因棉花幼苗进行分子检测,将纯化后的PCR产物进行直接测序,测序结果证明转基因成功。对鉴定出的转基因植株进行叶盘耐盐性分析发现,在600 mmol·L^-1 NaCl和400 mmol·L^-1 NaCl盐胁迫下转基因植株叶盘叶绿素含量均高于对照植株,且在600 mmol·L^-1 NaCl溶液胁迫后,转HAL1植株叶绿素含量反而高于400 mmol·L^-1 NaCl溶液处理后的叶盘。【结论】成功从酿酒酵母中克隆基因HAL1,酵母HAL1对提高棉花耐盐性具有重要作用。     

146份甘蓝型油菜种质芽期耐盐性筛选及评价

利用6份甘蓝型油菜种质筛选出油菜芽期耐盐性鉴定的适宜浓度为230mmol·L~(-1)。以该浓度对146份甘蓝型油菜品系进行芽期耐盐性鉴定,测定发芽势、发芽率、根长、芽长等指标,通过相关性、主成分、隶属函数以及聚类分析对油菜种质资源进行耐盐性综合评价。结果表明:盐胁迫下,油菜的发芽势、发芽率、根长、芽长、相对芽长、相对根长相互之间成极显著正相关,而与相对盐害率呈极显著负相关;主成分分析将7个耐盐相关指标分为2个主成分,累计贡献率达91.6%;结合隶属函数分析和耐盐性综合评价,将146份甘蓝型油菜耐盐性分为4个等级,其中耐盐材料6份、中度耐盐材料11份、低耐盐材料64份和敏盐材料65份。这些材料将为甘蓝型油菜种质耐盐性评价和筛选提供参考。     

几种叶用芥菜发芽期耐盐性鉴定与分析

试验采用5种叶用芥菜进行梯度盐胁迫试验,观察盐胁迫对不同品种发芽期的影响。结果表明,在NaCl浓度≤100 mmol·L^-1时,各品种在发芽期能正常生长;当NaCl浓度≥150 mmol·L^-1时,各品种的生长都受到不同程度的抑制。对5个参试品种的耐盐性进行综合分析发现,其发芽期耐盐性大小依次为甬雪4号、甬雪3号>甬雪1号>科兴雪菜>大丰雪菜。     

海岛棉苗期盐胁迫下形态学和生理学指标变化

【目的】在300 mmol·L-1 Na Cl胁迫下,观察并测定海岛棉耐盐性强的品系越海9号和耐盐性弱的品系PS-7叶片、茎细胞解剖结构和生理学指标,从形态学和生理学两个水平研究海岛棉苗期响应盐胁迫的应答机制,为棉花耐盐材料的筛选提供理论依据和技术方案。【方法】采用水培方法,待棉苗生长至3叶期时,开始进行300 mmol·L-1 Na Cl胁迫处理。运用光学显微技术及生理学指标测定法,在不同Na Cl胁迫处理时间下,对海岛棉耐盐性强的品系越海9号和耐盐性弱的品系PS-7进行形态学观察及生理学指标分析。【结果】2份海岛棉材料对Na Cl胁迫的反应不同。随着300 mmol·L-1 Na Cl处理时间的延长,与对照相比,越海9号和PS-7的叶片和茎的横切面面积均显著变小,处理24 h时,分别变小14.10%、54.69%与45.30%、87.90%,PS-7的变化幅度大于越海9号;处理12 h时,PS-7维管束中木质部已经损害严重,越海9号维管束中木质部则没有明显变化;PS-7的栅栏组织细胞在处理24 h时由长圆柱形变为卵圆形,越海9号的栅栏组织细胞的形状则没有变化。生理学研究表明,越海9号叶片中的叶绿素含量、超氧化物歧化酶和过氧化物酶活性在整个处理过程中均高于PS-7,而其丙二醛含量却明显低于PS-7;在300 mmol·L-1 Na Cl处理8 h时,越海9号和PS-7中的丙二醛含量、叶绿素含量、超氧化物歧化酶和过氧化物酶活性均达到了显著性差异。【结论】叶片中栅栏组织和茎中木质部可能是海岛棉响应盐胁迫的最敏感部分,叶绿素、丙二醛、超氧化物歧化酶和过氧化物酶可作为鉴定耐盐棉花材料的生理学指标。     

异源表达irrE转基因烟草的耐盐耐旱性

【目的】IrrE是从耐辐射异常球菌中发现的全局调控蛋白,主要通过修复强辐射等逆境条件下DNA损伤,提高耐辐射异常球菌对极端逆境环境的抗性。研究按植物密码子优化的irrE后导入烟草对转基因烟草耐逆能力的提高,为棉花等作物耐逆育种研究打下基础。【方法】按照植物密码子优化细菌irrE并合成基因;通过酶切连接法构建irrE植物表达载体;通过叶盘法转化烟草并PCR验证获得阳性转基因再生苗;通过实时荧光定量PCR(q RT-PCR)分析转基因株系中irrE的表达量;通过蛋白免疫印迹法(Western blot)检测IrrE编码蛋白;通过NaCl和甘露醇模拟盐处理和干旱处理分析纯和转基因株系的耐盐耐旱性,通过测定抗逆相关生理指标鉴定其对植物耐逆的贡献。【结果】按照植物密码子对irrE进行改造,共优化了241个密码子;构建了高效植物表达载体GBI-IE;利用除草剂草甘膦作为筛选剂获得转基因再生幼苗,并通过PCR验证共获得15个独立的转基因株系;通过q RT-PCR分析从中选取两个表达量最高的株系GO1和GO2进行后续的抗逆性分析;Western blot验证IrrE编码蛋白在GO1和GO2中能正确翻译。转基因烟草耐盐耐旱性分析:种子萌发试验表明,正常1/2 MS培养基上,转基因株系GO1和GO2发芽率和非转基因野生型对照之间没有明显的差异。然而250 mmol·L~(-1)NaCl培养基上GO1和GO2萌发率分别为78.8%和90.0%,野生型仅为10.3%,分别提高了68.5%和79.7%。类似地,300 mmol·L~(-1)甘露醇条件下,野生型的萌发率为39.7%,转基因株系GO1和GO2分别提高了42.9%和50.8%;正常萌发的种子移栽到250 mmol·L~(-1) NaCl和300 mmol·L~(-1)甘露醇条件12 d后,转基因株系根长、侧根数以及鲜重等生理指标显著高于野生型对照;温室中正常生长30 d的苗期烟草在250 mmol·L~(-1) NaCl处理下,转基因烟草SOD、CAT活性比野生型对照分别提高了48.80%和88.55%,而MDA含量比野生型对照降低了61.61%,胁迫响应基因Nt ABF2、Nt LEA5、Ntzfp、Nt CDPK2在GO1和GO2转基因株系中表达量均显著高于非转基因野生型。和盐处理结果类似,300 mmol·L~(-1)甘露醇的处理下,转基因烟草的耐旱生理生化指标均优于非转基因对照。【结论】烟草中异源表达耐辐射异常球菌irrE可以显著提高耐盐耐旱性;其多效性耐非生物胁迫能力的提高表明其可作为植物耐逆基因工程的优良基因源。     

盐胁迫下苗期栽培大豆生理响应及Na~+动态平衡关键基因的表达

【目的】研究耐盐栽培大豆和盐敏感栽培大豆对盐胁迫的响应,特别是盐胁迫对大豆幼苗光合特性、离子含量及Na~+动态平衡相关基因表达的影响,通过比较盐胁迫下不同大豆品种的响应差异,揭示不同基因型大豆耐盐机制,为大豆栽培管理、耐盐品种的选育及人工调控提供理论参考。【方法】以耐盐栽培大豆(Y8D6008、Y8D6013)和盐敏感栽培大豆(Y8D6132、Y8D6136)为材料,选取长势一致的大豆幼苗于1/2×Hoagland营养液中培养,待第一片复叶完全展开时,营养液中加入Na Cl,每天递增50 mmol·L~(-1)到达处理浓度150 mmol·L~(-1),处理持续7 d。以不加Na Cl的1/2×Hoagland营养液作为对照,研究盐胁迫下大豆幼苗的光合特性、离子含量及Na~+动态平衡相关基因表达变化。【结果】150 mmol·L~(-1) Na Cl不同程度地抑制了4种大豆幼苗生长,同时显著降低SPAD值、净光合速率、气孔导度和蒸腾速率,但是Na Cl胁迫对盐敏感大豆影响程度显著高于耐盐品种;盐胁迫显著降低耐盐大豆的胞间CO2浓度,而盐敏感大豆与之相反,说明150 mmol·L~(-1) Na Cl处理下气孔限制是引起耐盐品种光合速率下降主要因素,而盐敏感品种光合速率下降主要因素是非气孔限制。对大豆植株的不同离子含量进行测定,发现盐胁迫下4种大豆叶片中Na~+积累均显著升高,盐敏感品种上升幅度显著高于耐盐品种,而K~+含量与Na~+含量的变化规律相反。盐敏感大豆叶片中磷含量(P)均受盐胁迫显著下降,而耐盐大豆叶片P在胁迫后略有增加。相关分析表明净光合速率变化幅度与叶片中Na~+、K~+和P含量变化幅度存在显著的相关性。对6个参与大豆植株体内Na~+动态平衡相关基因Gm SOS1、Gm Ncl1、Gm SALT3、Gm NHX1(离子通道基因)、Gm CIPK1(信号转导基因)和Gm AVP1(能量运输相关基因)相对表达量进行分析,发现盐胁迫后4种大豆的Gm Ncl1表达量均显著上调,盐敏感品种上调倍数高于耐盐大豆品种,这种表达变化与大豆的耐盐性具有一定的关联性,而其他5个基因表达量与大豆的耐盐性没有明显的关联性。【结论】与盐敏感大豆相比,耐盐大豆在盐胁迫环境条件下减少Na~+在叶片中的积累,保持相对较高的K~+和P含量,并维持相对较高的光合速率,这是耐盐大豆比盐敏感大豆具有较强耐盐特性的因素之一,另外Na~+动态平衡相关基因GmNcl1可能与大豆耐盐特性有一定关联性。     

盐分不均匀分布对紫花苜蓿生长和离子特征的影响

【目的】土壤盐分浓度在空间上呈不均匀分布,研究不均匀盐胁迫对紫花苜蓿生长、水分吸收、光合作用以及根叶部位K~+和Na~+的影响,探讨紫花苜蓿适应根部不均匀盐胁迫的生理机制,为紫花苜蓿耐盐品种培育及改良盐碱地紫花苜蓿种植技术提供理论依据。【方法】通过水培法,将紫花苜蓿幼苗的根均匀分成两部分置于分根装置中,给予两侧根部相同或不同浓度的NaCl处理,设置对照(0/0)、低盐胁迫根部分别为0 mmol·L~(-1)NaCl(0/400)和100 mmol·L~(-1)NaCl(100/300)的不均匀盐胁迫处理和均匀的200 mmol·L~(-1)NaCl胁迫处理(200/200),处理7 d后取样分析。【结果】不均匀盐胁迫与均匀盐胁迫均抑制了紫花苜蓿生长,导致水分吸收减少、叶片Na~+浓度增加和叶片K~+浓度减少。然而,0/400处理紫花苜蓿地上部分鲜重、水分吸收分别比200/200处理提高了24.3%和44.2%,其叶片Na~+浓度比200/200处理降低了53.6%、叶片K~+浓度与200/200处理无显著差异。0/400处理0侧根部水分吸收比对照提高12.3%、Na~+浓度是对照的10.5倍、K~+浓度与对照无显著差异。100/300处理紫花苜蓿地上部分鲜重、整株水分吸收、叶片K~+浓度均与200/200处理无显著差异。100/300处理叶片Na~+浓度比200/200处理提高了31.0%。100/300处理100侧根部水分吸收比对照降低了33.9%、Na~+浓度是对照的39.5倍、K~+浓度比对照降低了31.3%。0/400、100/300与200/200的蒸腾速率、气孔导度和胞间二氧化碳浓度无显著差异且均显著低于对照,而0/400的净光合速率与200/200无显著差异,均显著高于对照,100/300的净光合速率与对照无显著差异。【结论】紫花苜蓿根部平均盐分浓度为200 mmol·L~(-1)NaCl时,一侧根部NaCl浓度等于或高于其半致死浓度,另一侧根部NaCl浓度为0 mmol·L~(-1)时,不均匀盐胁迫缓解了根部高浓度盐胁迫对紫花苜蓿生长的抑制,当低盐胁迫根部NaCl浓度为100 mmol·L~(-1)时,不均匀盐胁迫不能够缓解根部高浓度盐胁迫对紫花苜蓿生长的抑制。     

香草酸对花生种子萌发、幼苗生长及根际微生物区系的影响

【目的】探讨酚酸类自毒物质香草酸的自毒作用,研究其对花生种子萌发和幼苗生长的影响,揭示根际土壤微生物在花生生育期内对自毒物质的响应规律。【方法】以花生品种阜花12号150GY为试材,培养皿培养试验设6个处理：0、0.01、0.03、0.05、0.07、0.09 mmol·L^-1香草酸溶液;营养钵种植试验设5个处理：0、0.01、0.03、0.05、0.07 mmol·L^-1香草酸溶液;盆栽试验设5个处理：香草酸用量分别为0、0.01、0.03、0.05、0.07 mg·kg^-1干土。分别研究外源添加香草酸对花生种子萌发、幼苗生长及根际微生物区系的影响。【结果】（1）经不同浓度香草酸溶液处理后,花生种子的发芽率、发芽势和发芽指数均低于CK,与对照存在显著性差异。当香草酸溶液浓度为0.09 mmol·L^-1时,发芽率、发芽势和发芽指数与对CK相比分别降低39%、66.3%和55.9%,自毒效应响应指数达到最大值。（2）经不同浓度香草酸溶液处理后,花生幼苗的主根长、单株干重、叶绿素含量、净光合速率和气孔导度均低于CK,与对照存在显著性差异,当香草酸溶液浓度为0.07 mmol·L^-1时,各指标与对CK相比分别降低37.3%、40.0%、19.0%、53.9%和49.1%,自毒效应响应指数达到最大值。胞间CO₂浓度变化趋势与以上指标相反,随香草酸浓度的增大而呈现上升趋势,当香草酸溶液浓度为0.07 mmol·L^-1时,胞间CO₂浓度比对照提高46.1%。（3）香草酸浓度≥0.03 mmol·L^-1时,花生根系总吸收面积、活跃吸收面积和根系活力（活跃吸收面积/总吸收面积）低于CK,叶片的MDA含量高于对照,均与对照存在显著性差异,当香草酸溶液浓度为0.07 mmol·L^-1时,各指标与对照相比分别降低22.4%,54.2%和40.6%,MDA含量提高43.3%。（4）根际放线菌数量在花生生育前期随着香草酸浓度的增大而显著降低,进入结荚期后各处理间差异不显著。根际细菌数量在花生生育前期时各处理间差异不显著,而进入结荚期后随着香草酸浓度的增大而显著降低。高浓度的香草酸（0.07 mg·kg^-1干土）对根际真菌生长具有抑制作用,而低浓度的香草酸（0.01 mg·kg^-1干土）对根际真菌生长具有促进作用。【结论】香草酸对花生种子萌发和幼苗生长存在一定的抑制作用,香草酸亦会抑制花生幼苗的光合作用,降低根系活力,促进幼苗叶片产生丙二醛。此外,不同浓度的香草酸溶液均会使花生根际细菌和放线菌的数量降低,抑制根际土壤中细菌和放线菌的生长繁殖,而对土壤真菌的影响呈现低促高抑的现象,即低浓度的香草酸溶液促进花生根际土壤中真菌的生长;而高浓度则对真菌生长具有一定的抑制作用。     

油菜耐盐相关性状的全基因组关联分析及其候选基因预测

【目的】通过对甘蓝型油菜耐盐相关性状进行全基因组关联分析,寻找可能与油菜耐盐性相关的SNP位点,发掘与油菜耐盐性有关的候选基因。【方法】以1.2%NaCl溶液作为培养液,去离子水为对照,对307个不同品系的甘蓝型油菜进行发芽试验。播种后7 d测定幼苗根长、鲜重及发芽率,计算盐胁迫下各性状相对值,并作为评价耐盐的指标。结合油菜60K SNP芯片,利用SPAGeDi v1.4软件对该群体307份甘蓝型油菜进行亲缘关系分析,并计算亲缘关系值的矩阵。利用软件STRUCTURE v2.3.4对关联群体进行了群体结构分析。为有效排除假关联的影响,将群体结构和材料间的亲缘关系考虑进关联分析中,同时进行了PCA+K模型、Q+K模型以及K模型3种混合线性模型分析和比较,根据所有SNP的–lg(P)观察值和期望值,确定每个性状GWAS分析的最优模型。采用TASSEL 5.0软件,在最优模型下对307份材料耐盐各性状的相对值分别与SNP标记进行全基因组关联分析。利用油菜基因组数据库,在显著SNP位点侧翼序列200 kb范围内提取基因。根据拟南芥中已经明确功能的耐盐相关基因,筛选出目标基因组区段内与耐盐相关的油菜同源基因。【结果】全基因组关联分析共检测到164个与根长显著关联的SNP位点,23个与鲜重显著关联的SNP位点,38个与发芽率显著关联的SNP位点。其中与根长、鲜重、发芽率最显著关联的SNP位点分别位于染色体A08、A02和A06,贡献率分别为23.84%、18.59%和31.81%。在这些显著SNP位点侧翼序列200 kb范围内发掘出可能与油菜耐盐性有关的50个候选基因。这些候选基因主要包括转录因子MYB、WRKY、ABI1、b ZIP、ERF1、CZF1、XERICO等以及一些下游受转录因子调控的不同功能基因NHX1、PTR3、CAT1、HKT、CAX1、ACER、STH、STO等。在根长和发芽率2个不同耐盐性状的分析结果中均筛选出位于A03染色体上的耐盐基因BnaA03g14410D。另外,这些耐盐候选基因中包含两组串联重复基因,分别是位于A03染色体上的BnaA03g18900D和BnaA03g18910D,位于C09染色体上的BnaC09g19080D、BnaC09g19090D和BnaC09g19100D。除此之外,耐盐候选基因中还包含2个距离非常近(中间只间隔2个基因)的重复基因BnaC02g39600D和BnaC02g39630D。【结论】共检测到225个与耐盐性状显著关联的SNP位点,筛选出50个可能与油菜耐盐性有关的候选基因。     

转TaNHX2大豆的耐盐性分析

【目的】在盐胁迫条件下,通过对转TaNHX2(小麦Na⁺/H⁺转运蛋白编码基因)大豆的盐害表型、光合作用强度以及产量相关农艺性状的考察,评估其生产应用潜力,以期获得具有一定应用价值的耐盐大豆新种质。【方法】以实验室前期获得并初步鉴定具有一定耐盐性的转TaNHX2大豆T₄代株系为材料,在主茎第二片复叶完全展开时（V₃期）进行草丁膦抗性、PCR和RT-PCR检测。选取阳性植株,在主茎第三片复叶完全展开时（V₄期）进行NaCl胁迫处理,处理期间观察记录盐害表型;待植株长至初荚期（R₃期）测定其光合作用参数;最后,分单株收获已生长至完熟期（R₈期）的大豆植株,考察其株高、节数、单株荚数、单株粒数和单株粒重。其中,昌平春播试验点设置0、150和200 mmol·L^-1 3个NaCl浓度,北圃场夏播试验点设置0和200 mmol·L^-1 2个NaCl浓度,盐害表型观察以及光合作用参数测定只在北圃场试验点进行。【结果】分子鉴定表明外源TaNHX2在转基因后代中成功转录表达,遗传稳定。在无盐胁迫条件下,转基因与受体植株长势相当,叶片大小相似,光合作用强度相近。而在200 mmol·L^-1 NaCl溶液胁迫处理下,转基因与受体植株均出现矮化、叶片变小、光合作用强度降低的现象,但与受体植株相比,转基因大豆株系C12、C21和C19的矮化程度较低,叶片较大,光合作用相关参数数值较大,其中株系C12和C21与受体的净光合速率（Pn）差异具有显著性。另外,无盐胁迫条件下,转基因株系与受体品种自贡冬豆各产量相关农艺性状数值相近,而在昌平试验点设置的150和200 mmol·L^-1 NaCl溶液胁迫下,转基因株系各农艺性状数值均高于受体对照,其中150 mmol·L^-1 NaCl胁迫下,C12、C21和C19的单株粒重,C19的单株荚数与受体差异显著。200 mmol·L^-1 NaCl胁迫处理时,株系C12、C21和C19的单株荚数、单株粒数和单株粒重,C12和C19的株高均与受体对照品种存在显著性差异。在北圃场试验点设置的200 mmol·L^-1 NaCl胁迫处理下,转基因株系C12、C21和C19的株高、C19的单株粒数和单株粒重与受体对照品种具有显著性差异。【结论】在盐胁迫条件下,与受体对照品种相比,转TaNHX2大豆株系C12、C21和C19盐害程度较低,能维持较强的光合作用和一定的产量,其中株系C19在2个试验点的产量表现均较佳,具有较大的育种应用价值。      

谷子转录因子基因SibZIP42在拟南芥中对高盐和ABA的响应

【目的】分析谷子抗逆相关转录因子基因Sib ZIP42的特性和生物学功能,探讨Sib ZIP42提高植物耐盐性的调控途径,为作物抗逆分子育种提供新的候选基因。【方法】利用生物信息学方法分析谷子Sib ZIP42的特性:使用Clustal X 2.0和MEGA 5.05软件对谷子Sib ZIP42蛋白序列及其同源序列进行多序列比对,并构建系统进化树;从数据库Phytozome获取谷子Sib ZIP42上游2 000 bp作为启动子序列,在PLACE数据库对Sib ZIP42启动子顺式作用元件进行分析;使用Net Phos 2.0 Server数据库预测Sib ZIP42蛋白磷酸化位点;利用实时荧光定量PCR检测Sib ZIP42在不同胁迫条件下的表达模式;将Sib ZIP42与绿色荧光蛋白GFP融合表达,检测Sib ZIP42蛋白的亚细胞定位情况;构建植物表达载体p BI121-Sib ZIP42,转化拟南芥并检测转Sib ZIP42拟南芥的耐盐性及对ABA处理的敏感性。分析转Sib ZIP42拟南芥中ABA及脱水响应相关基因表达变化,分析Sib ZIP42调控植物耐盐性的作用机制。【结果】谷子Sib ZIP42全长546 bp,编码由181个氨基酸组成的亲水性蛋白,分子量约为20.3k D,基因编码区包含1个外显子;系统进化树分析表明该基因位于b ZIP基因家族的S亚组;Sib ZIP42与拟南芥Atb ZIP42序列同源性最高;启动子元件分析表明,Sib ZIP42包含ABRE、MYB、MYC等多种逆境胁迫应答相关元件;磷酸化位点分析结果显示Sib ZIP42含有14个丝氨酸、4个酪氨酸和1个苏氨酸磷酸化位点;实时荧光定量PCR结果显示,Sib ZIP42对多种非生物胁迫均有不同程度的响应,在高盐、干旱(PEG)和ABA处理条件下表达量明显上升,Sib ZIP42在根部的表达量显著高于在茎及叶子中的表达;亚细胞定位结果表明,Sib ZIP42蛋白定位于细胞核中;基因功能分析结果显示,在正常MS培养基上,野生型拟南芥WT和Sib ZIP42转基因拟南芥的萌发率基本一致,在Na Cl浓度为90、120和150 mmol·L~(-1)的MS培养基上,转基因拟南芥萌发率显著高于WT,在90 mmol·L~(-1) Na Cl处理条件下,转基因拟南芥的绿化率显著高于WT;在ABA浓度为0.5、1和2μmol·L~(-1)的MS培养基上,转基因拟南芥的绿化率显著低于WT;下游基因检测结果表明,HIS1-3、RD29B和RAB18等ABA胁迫响应相关基因以及脱水响应相关基因At PIP2A在转基因植株中表达量显著高于在WT中的表达,表明Sib ZIP42可能通过ABA信号途径提高植物对高盐胁迫的耐性。【结论】与WT相比,Sib ZIP42转基因拟南芥株系在种子萌发时期耐盐性显著提高。同时,在种子萌发后期Sib ZIP42转基因株系相比于WT对ABA处理的敏感性增强,Sib ZIP42可能通过ABA信号途径正向调控植物的耐盐性。