水稻耐盐基因SKC1特异性CAPS标记的开发与验证

SKC1基因是已经成功克隆的水稻耐盐主效基因,位于水稻1号染色体。为在水稻育种中快速与高效利用SKC1耐盐基因,本研究利用经过TILLING技术检测得到的SKC1基因的SNP突变体为材料,分析突变位点的限制性酶切位点,筛选到特异性的内切酶Msc I,通过酶切PCR产物、琼脂糖电泳、酶切片段分析,开发建立了SKC1突变位点的CAPS标记,命名为CAPS/Msc I。并利用该标记对40份突变群体进行了纯合、杂合和野生型酶切分型,筛选出纯合突变体5份,并对选择结果进行了测序验证。结果表明该CAPS标记准确可靠,可用于耐盐分子标记辅助选择育种。     

TILLING技术在水稻耐盐基因SKC1突变体筛选中的应用

TILLING技术是一种高效检测SNP的反向遗传学方法。根据已克隆的水稻耐盐主效基因SKC1设计特异引物,以化学诱变剂EMS(甲基磺酸乙酯)处理获得的1310份M2代水稻为材料,利用TILLING技术检测突变位点。经过2011~2012年2年M2、M3代的连续检测及测序分析,获得SKC1基因纯合突变体5份,杂合突变体14份,研究结果表明利用TILLING技术进行水稻耐盐突变体筛选是非常有效的。     

水稻耐盐性的遗传和分子育种的研究进展

盐胁迫是造成水稻减产的重要环境因素之一。本文从维护膜系统的完整性、离子的区隔化以及渗透调节等三个方面介绍了水稻耐盐性的机理;简要描述了水稻生物耐盐能力、农艺耐盐能力和离体细胞对盐害反应等三种耐盐鉴定方法。总结了近年来对水稻耐盐种质资源的发掘、耐盐性QTL定位和重要基因的克隆以及耐盐水稻选育所取得的进展。通过长期水稻耐盐性评价、已发掘了一些耐盐的水稻种质;定位了七十多个控制Na+/K+含量、存活天数等耐盐性相关性状的QTL;两个水稻耐盐基因SKC1和DST已被克隆;我们已获得系列不同程度耐盐的转基因植株和SKC1/BADH两类耐盐基因聚合系。本文进一步讨论了水稻耐盐性机制的研究以及在生产实践中应用的前景,试图为深入开展水稻耐盐性研究提供参考。     

利用CRISPR/Cas9技术敲除OsEIL1和OsEIL2基因改良水稻耐盐性

为了培育耐盐水稻品种,利用CRISPR/Cas9基因编辑技术,在水稻品种东农427的耐盐负调控基因OsEIL1和OsEIL2设计1个敲除靶点对其进行同时敲除。通过PCR和测序的方法,在T_0共检测出了5个突变单株,其中有1株为双基因同时突变的植株。在该植株的T_1株系中,获得了4株双基因纯合突变且不含T-DNA元件插入的植株。在T_2进行苗期耐盐性鉴定,成熟期考察农艺性状指标。结果表明,在苗期200 mmol/L NaCl溶液处理5 d后,突变体植株的鲜质量和干质量显著高于野生型植株,地上部及地下部钠离子含量均显著低于野生型植株,钾离子含量与野生型植株无明显差异。恢复7 d后,突变体植株幼苗存活率(75.0%)显著高于野生型植株(8.3%)。在成熟期,突变体的主要农艺性状未发生明显变化。综上,利用CRISPR/Cas9技术对水稻品种东农427进行了耐盐改良,为耐盐水稻品种的培育提供了理论和材料基础。     

水稻耐盐性基因SKC1的KASP标记的开发与利用

籼稻品种‘Nona Bokra’中携带的SKC1^NB等位基因水稻耐盐性的主效QTL (Quantitative trait locus)位点。为了提高对水稻SKC1基因型鉴定效率,根据SKC1^NB基因中的功能性SNP位点开发了一个KASP分子标记SKC1^NB-KASP,利用该标记对‘Nona Bokra’与粳稻品种‘繁14’、‘花B’和‘武1B’的回交BC₃F₂群体进行SKC1等位基因的分型,发现在BC₃F₂群体受测的65个单株的DNA样品中,有16份样品的基因型与供体亲本‘Nona Bokra’相同,31份样品显示杂合基因型,18份样品与轮回亲本基因型相同。对这65份DNA样品的,SKC1基因进行测序以检验KASP标记基因分型结果的准确性,发现测序结果与KASP标记分型的结果完全一致。以上结果说明SKC1^NB-KASP标记可以高效、准确地鉴定,SKC1位点的基因型,大大提高了耐盐性水稻分子标记辅助选择育种的效率...     

导入普通野生稻DNA的水稻变异种质的耐盐性鉴定

旨在研究导入普通野生稻DNA的水稻后代的耐盐性,从中筛选出耐盐性较强的材料,为水稻耐盐育种提供种质资源。以普通野生稻DNA导入到宁夏栽培水稻‘宁粳23号’中获得的10份变异后代为材料,研究各材料在盐胁迫下的发芽特性和幼苗生长情况。结果表明在170 mmol/L NaCl处理下,材料D42、D5-54、D5-27、D-10、D102、DJ18和D68的发芽势和发芽率均较高,相对盐害率较低,在盐浓度为120 mmol/L时,材料D5-27、DJ18、D5-54和D-10的耐盐性为强,地上和地下鲜、干重的盐处理与非盐处理的比值较高,材料D5-27、DJ18、D5-54和D-10的可溶性糖积累量高于其受体。材料D42、D5-54、D5-27、D-10、D102、DJ18和D68的芽期耐盐性较强,材料D5-27、DJ18、D5-54和D-10属于苗期较耐盐的材料。     

水稻耐盐基因遗传及耐盐育种研究

水稻是一种对盐浓度中度敏感的作物,耐盐性状是受多基因控制的数量性状,易受环境条件等影响,目前定位的耐盐QTL主要为苗期耐盐相关的,其中以第1、2、6和7染色体上居多.耐盐品种的选育方法主要为系统选育法,将杂交选育和胁迫组织培养、转基因等生物技术相结合,选育耐盐性强且品质优良的品种.本文阐述了国内外开展的关于水稻耐盐基因遗传及耐盐育种研究动态,并对今后耐盐育种的工作提出了展望.     

水稻地方品种苗期耐盐QTL的定位

水稻耐盐遗传位点的发掘可为耐盐遗传机制的研究提供理论基础,为耐盐品种培育提供基因资源。以云南地方籼稻品种扎西玛与江苏著名优质粳稻品种南粳46为亲本构建的水稻重组自交系群体为研究对象,鉴定了各株系的苗期耐盐性,结合该群体的分子连锁图谱对控制水稻苗期耐盐性QTL进行分析,共检测到4个QTLs:qSST-1、qSST-3、qSST-5和qSST-11,分别位于第1,3,5,11号染色体上。4个QTLs的增效等位基因均来自于亲本南粳46。经比较发现有3个QTLs与已克隆水稻耐盐基因不在同一染色体区间,说明为新的耐盐基因候选位点。结果对进一步发掘和利用新的水稻耐盐QTL具有重要意义。     

番茄耐盐分子育种研究进展

土壤盐渍化是一个世界性问题,其中由于过量施用化肥,造成土壤尤其是蔬菜保护地次生盐渍化已是一个极其严重的现象,常障碍蔬菜作物的生长、发育,导致大幅度减产,产品品质下降。虽然作物耐盐新品种的选育,一直是国内外研究的重点,但对于番茄而言,普通栽培种一般表现对盐中度敏感。目前还尚未有很明确的生理生化指标,可供育种者直接进行番茄耐盐性的鉴定,番茄耐盐机理的明确,有助于相关指标的获得。研究业已表明,番茄耐盐受QTLs控制,遗传较为复杂,影响番茄耐盐的QTL在不同生长发育的阶段也不相同。因此育种难度较大。番茄在芽期和苗期对盐害最敏感,随着株龄的增加,耐盐性也增强,而影响番茄芽期和苗期的耐盐性为少数QTLs控制,且效应较大,因此开发芽期和苗期耐盐QTLs对于番茄耐盐育种意义较大。另外,耐盐QTLs还包括组成型和非组成型两种,控制番茄耐盐的组成型或非特异QTL对耐盐性贡献较大。部分野生资源材料及个别栽培种表现出一定程度的耐盐性,为番茄耐盐育种提供了可能。利用分子标记及生物工程技术深入挖掘这些材料,可加速番茄耐盐遗传改良。本文就番茄耐盐筛选方法、耐盐资源材料,耐盐QTL定位及利用分子标记辅助选育和基因工程等手段改良番茄耐盐新品种进行了综述。     

宁夏水稻孕穗开花期耐冷性鉴定

利用冷水胁迫和自然低温对宁夏29份水稻进行孕穗开花期耐冷性鉴定,结果表明:自然低温鉴定结果更准确,适合宁夏水稻种质孕穗开花期耐冷性鉴定.参试材料中宁粳12、宁粳23、宁粳35、宁粳28、宁粳16、宁粳41、宁粳36和富源四号孕穗开花期耐冷性强,可作为耐冷育种重点材料.     

转甜菜碱醛脱氢酶基因宁夏粳稻幼苗生理研究

为了提高植物耐盐性,充分利用盐碱地,通过采用农杆菌介导法将超旱生耐盐植物梭梭(Haloxylon ammodendron)的甜菜碱醛脱氢酶基因（HaBADH）转入宁夏粳稻,对其阳性植株幼苗进行耐盐性方面的相关生理研究。结果表明,在高浓度NaCl（5.0,7.0 g/L）胁迫下,与对照相比,转HaBADH基因粳稻幼苗的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)的活性显著提高;丙二醛(MDA)的含量显著降低。说明转入HaBADH基因提高了粳稻对盐胁迫的耐受性。     

不同水稻品系芽期耐盐性比较分析

为研究不同水稻品系在芽期耐盐性,为今后培育耐盐品种提供优良种质资源,本研究以7个水稻品系为实验材料进行芽期耐盐试验,用不同浓度NaCl（盐浓度分别为0、0.125、0.15、0.2 mol/L）胁迫后,对水稻的发芽势、发芽率、根长、芽长、芽鲜重以及主根数目进行测定分析,并通过多元分析对各品种相关指标进行统计分析。试验结果表明：随着盐浓度的升高,不同水稻品系的各项指标均有不同程度的降低。其中,0.15 mol/L盐处理下,‘S83’,‘S85’号水稻品系表现出一定的耐盐性,‘S88’号水稻品系表现出较强的耐盐性。多元统计分析结果表明,在高盐胁迫下‘S88’号水稻品系具有较强的耐盐性。     

NaCl筛选法获得无标记耐盐转基因水稻的高效转化技术研究

NaCl筛选法是培养无标记耐盐转基因水稻的有效方法。以中华11、秀水11、春江06这3个粳稻品种成熟胚愈伤组织为材料,以SKC1为目标基因,研究NaCl筛选条件下,热激与液体共培养对农杆菌介导耐盐基因转化水稻效率的影响。结果显示,热激处理和液体共培养都能提高耐盐基因对水稻的转化率,其中,热激处理最高转化提高率达到46.2%,液体共培养后最高转化提高率达到60.7%。     

抗虫棉不同类型品种苗期耐盐理化特性差异研究

 为揭示不同基因型抗虫棉耐盐性差异的生理机制,指导抗虫棉耐盐品种鉴选和盐碱地棉花生产,以耐盐性差异显著的两类转Bt基因抗虫棉品种——耐盐性强的鲁K536、鲁棉研18优选系,耐盐性弱的新棉33B优选系、鲁K1258——为试验材料,利用不同盐分含量砂培与土培试验相结合,比较研究它们苗期的主要理化指标变化。结果表明,在NaCl胁迫下,耐盐性强的品种苗期叶片内的K⁺含量显著高于耐盐性弱的品种,Na⁺含量显著低于耐盐性弱的品种,丙二醛含量也显著低于耐盐性弱的品种,而游离脯氨酸、可溶性糖、类胡萝卜素含量均显著高于耐盐性弱的品种。耐盐性强的品种棉苗的过氧化物酶活性、叶绿素a、b和a+b含量以及净光合速率明显高于耐盐性弱的品种。表明棉花的耐盐性强弱因基因型而异,基因型间的耐盐性差异与丙二醛、脯氨酸、可溶性糖、类胡萝卜素含量和保护酶活性以及盐离子在叶片中累积量的差异有关。     

水稻籼型不育系萌发期和幼苗期的耐盐性评价

为了鉴定水稻籼型不育系在不同生育阶段的耐盐性,筛选出适合耐盐杂交水稻新组合测配的强耐盐不育系,笔者分别在萌发期、幼苗期对8个水稻籼型不育系进行耐盐性鉴定,以耐盐品种FL478、盐敏感品种IR29为对照。结果显示：盐胁迫对水稻种子的萌发起到抑制作用,抑制效应随盐浓度的提高而增强,10 g/L NaCl浓度胁迫能较好反映水稻不育系萌发期耐盐性的差异。‘沪旱7A’、Y58S在萌发期的耐盐性最好,与FL478均属于1级,具极强的耐盐性;‘荃9311A’的盐害级别为3级,具强耐盐性。盐胁迫对水稻幼苗的生长也起到明显的抑制作用,8 g/L NaCl浓度胁迫下的枯叶率性状能较好反映水稻不育系幼苗期耐盐性的差异,‘沪旱11A’与耐盐对照FL478耐盐性相仿。     

水稻资源全生育期耐盐性鉴定筛选

对来自国内外不同地区的550份水稻资源进行全生育期耐盐性鉴定。设置淡水、0.3%和0.5%盐溶液浇灌3个处理,插秧10d后,通过浇灌不同体积的淡水与海水调至设计浓度对水稻进行不同浓度的盐胁迫处理。分别调查了淡水及0.3%盐处理下水稻株高、有效分蘖数、主穗长度、主穗结实率、单株产量、抽穗期6项农艺性状和0.5%盐处理下的水稻耐盐表型。与淡水浇灌相比,全生育期在0.3%盐溶液处理下,550份水稻(100%)株高显著降低;124份(22.55%)水稻有效分蘖数(90份增加, 34份减少)、414份(75.27%)水稻主穗长度(405份变短、9份增长)、145份(26.36%)水稻主穗结实率(84份减少, 61份增加)、375份(68.18%)水稻单株产量(343份减少, 32份增加)存在(极)显著差异;水稻资源的抽穗期无显著差异。主成分分析表明,主穗结实率、有效分蘖数及单株产量3项性状累计贡献77.25%的变异。根据产量耐盐系数筛选了121份耐盐水稻资源(产量耐盐系数≥0.8),在0.5%盐胁迫持续处理42 d后,筛选了78份耐盐水稻资源(耐盐表型为3级),其中25份水稻资源全生育期在0.3%盐处理下单株产量耐盐系数≥0.8,在0.5%盐胁迫持续处理42 d后的耐盐表型为3级。筛选的耐盐水稻资源为培育耐盐新品种及深入研究耐盐机制提供材料。     

滨海盐碱地耐盐水稻种植效果研究

为筛选出适合滨海盐碱地种植的耐盐高产的耐盐水稻品种,选用5个品种(系),分别为盐稻10号、盐稻12号、南粳9108、11k93-1、11k93-2,在滨海盐碱地进行田间对比试验,观察不同耐盐水稻的耐盐性及其种植对滨海盐碱地改良效果。试验结果表明：不同品种耐盐水稻在产量、耐盐性、返青活棵快慢、抗病能力均有差异。整体理论单产在350.2~461.8Kg/亩;耐盐性依次为：盐稻10、11k93-1、11k93-2 > 盐稻12 > 南粳9108;其中盐稻10号耐盐性较强,返青活棵快,综合性状;11k93-1、11k93-2 耐盐性较强,有赤枯病斑,正常生长;盐稻12号耐盐性一般,返青慢;南粳9108耐盐性较差,返青慢,部分点片盐害枯死;结合土壤盐度数据分析,耐盐水稻种植能有效的降低土壤盐度;在整个水稻生长过程中土壤盐度控制在3‰以下,种植前后土壤脱盐率在65.41% ~ 74.22%。该研究可为滨海盐碱大面积种植耐盐水稻及其改良提供一定的参考。     

Identification of new QTL for salt tolerance from rice variety Pokkali

Salt stress is an ever-present threat to rice production worldwide. Rice salinity tolerance is complex, both genetically and physiologically. The success and effectiveness in selecting salt-tolerant rice variety require the identification of QTL for the tolerance and closely linked molecular markers. In the present study, a RIL population consisting of 148 lines, derived from a cross between IR29 (salt-sensitive) and Pokkali (salt-tolerant), was used to identify new QTL for salt tolerance and investigate the relationships between salt stress caused injury and the changes in different physiological and morphological traits at the seedling stage. 14,470 high-quality SNP markers generated by the Rice 56K SNP array were converted to 1,467 bin markers for linkage mapping. A high-density genetic linkage map covering 1,680.9 cM was constructed, with the physical to genetic distance ratio being 222 Kb/cM. In total, 23 QTL for different salt tolerance indices were identified, including the previously reported Saltol which is currently used in breeding programmes. Three QTL for salt injury score (SIS) were located on chromosomes 1, 4 and 12, all being closely related to the long-distant Na⁺ transport from roots to shoots. These QTL showed additive effects, thus can be effectively used in breeding programme to pyramid various tolerance genes.     

不同浓度盐胁迫对小麦萌发和幼苗生长的影响

提高以盐渍化为代表的中低产田的产量,已成为进一步提高小麦总产量的主要途径,对于保障中国粮食安全具有重要意义。笔者依据300 mmol/L盐浓度下的发芽率和水培苗期在200 mmol/L和400 mmol/L两个盐浓度梯度水平下的株高、根长、根数变化,对选自不同生态类型区的21份冬小麦资源及育成品种进行了耐盐性鉴定,并依据盐胁迫下的小麦发芽率和苗期植株变化对供试材料的耐盐力进行综合评判。研究结果表明：从供试材料中筛选出了1级耐盐材料3份;2级耐盐材料3份;3级耐盐材料5份,丰富了小麦耐盐种质资源。该方法与田间盐池鉴定方法相比,具有工作量小、速度快的优点,且鉴定结果与田间表现吻合度高,研究结果可为小麦耐盐育种提供理论和技术支撑,同时也可为进一步提高盐渍化土壤小麦产量提供技术支撑。     

粒用高粱耐盐种质资源的鉴选与综合评价

旨在为高粱耐盐种质资源的开发利用及耐盐新种质的创新提供一定的理论依据。选用20 份高粱种质作为试验材料,采用150 mmol/L NaCl 溶液进行处理,置于人工气候培养室,测定发芽率、发芽势等相关指标;将20 份材料置于25℃恒温培养箱中进行催芽,用150 mmol/L NaCl 溶液浇灌,以等量的浇水为对照,调查并比较幼苗成活率、生长速率及枯萎指数。采用隶属函数进行相关性分析,并进行聚类分析。结果表明,在150 mmol/L盐胁迫下,‘3438’、‘航天育种SP42’、‘09305R’、‘3560R’品种的发芽率高于对照,其他指标均小于对照。20 份材料中,在芽期鉴选出耐盐材料4 份,苗期筛选出3 份;相关性大小顺序为相对芽长＞相对根长＞相对植株鲜重＞发芽势;20 份材料分成高度耐盐型、耐盐型、中等耐盐型、盐敏感型和高度盐敏感型品种5 类。确定150 mmol/L NaCl选定为高粱品种萌发期耐盐性鉴定的标准盐浓度,确定发芽率、发芽势、根长、叶长、植株鲜重可用于高粱耐盐性的鉴定指标。