科学家揭示盐胁迫抑制水稻生长重要机制

正最近,中国农科院生物技术研究所作物耐逆性调控与改良团队在水稻耐盐性调控机理研究中取得重大突破,首次揭示了泛素受体蛋白通过调节赤霉素代谢平衡植物生长和盐胁迫应答的分子机制。该研究为作物耐盐性育种提供新思路,具有重要的指导意     

盐胁迫对水稻耐盐突变体sst芽苗期生长的影响

[目的]通过观察盐胁迫对水稻OsSPL10突变形成的苗期耐盐突变体sst种子萌发及幼苗生长的影响,探究突变体sst在芽期是否具有耐盐优势,以期为水稻耐盐育种提供依据。[方法]对籼稻品种R401的野生型和突变体sst进行盐胁迫下的发芽试验,统计发芽势和发芽率,并比较种子萌发后芽苗期的生长状况(根长、根数、地上部长和苗鲜重)。[结果]OsSPL10突变降低了非胁迫条件下水稻种子的发芽势和发芽率,增强了芽苗期水稻侧根对盐胁迫的敏感度。盐胁迫对野生型与突变体的各项指标均有抑制作用,且突变体sst在生长初期比野生型对盐胁迫更敏感,突变体耐盐性随着生长发育逐渐提高。[结论]水稻苗期耐盐突变体sst的苗期耐盐性与芽期没有相关性,在水稻耐盐性分子机理研究和耐盐育种实践中应加以区别。     

作物耐盐性状研究进展

阐述了作物耐盐性含义、耐盐种类、耐盐机理、耐盐性的鉴定技术和指标,并浅析了提高耐盐性的栽培措施。重点综述了耐盐品种的选育,包括分子标记辅助选择聚合育种(水稻、小麦、大豆)、转基因育种(棉花、大麦)、分子设计育种等。最后对作物耐盐性状研究进行了展望。     

耐盐鉴定基质对棉花种子萌发的影响

[目的]为耐盐资源的鉴定评价、耐盐棉花适应性筛选、耐盐棉花育种及栽培提供理论依据。[方法]对2个棉花品种在6个全盐浓度条件下进行地下咸水、NaC l溶液、盐碱原土3种基质的萌发期试验,测定发芽率、出苗率,分析盐胁迫对棉花发芽率、出苗率的影响。[结果]NaC l溶液处理的棉花发芽率偏高,地下咸水溶液处理和盐碱土全盐胁迫条件下的发芽率相近;利用NaC l单盐溶液进行发芽期耐盐性鉴定,鉴定浓度选用0.50%;利用地下咸水和盐碱原土进行耐盐性鉴定,鉴定浓度选用0.40%。[结论]采用地下咸水做棉花耐盐鉴定基质,最切合生产实际。     

玉米重组自交系苗期耐盐相关性状QTL的初步定位

[目的]对玉米重组自交系苗期耐盐相关性状进行QTL定位。[方法]以玉米黄早四与Mo17杂交的RIL-F7代171份材料为作图群体,构建其玉米的分子标记遗传图谱,并在此基础上开展对玉米耐盐相差性状的QTL分析。[结果]构建了一张包含81个SSR位点,覆盖了玉米基因组10条染色体,共1 428.3 cM,标记间平均间距为17.63 cM的分子遗传连锁图谱;共检测到6个QTL,分别位于第1、5、6号染色体上。[结论]该研究对深入认识玉米耐盐遗传机理,了解控制玉米耐盐性的基因数目及其在染色体上的位置以及对耐盐性的遗传效应,进行玉米耐盐性育种的分子标记辅助选择和基因克隆均具有极其重要意义。     

盐胁迫对4个"神油系列"油菜品种种子萌发及幼苗生长的影响

[目的]研究了NaCl胁迫对4个油菜品种种子发芽及幼苗生长的影响。[方法]NaCl浓度分别为0（CK）、0．1％、0．2％、0．4％、0．6％、0．8％,共6个处理,3次重复,每重复50粒种子。[结果]4个参试品种的种子萌发率随着NaCl浓度的增大而降低（“神油3号”除外）,而4个品种的幼苗根长和苗长均存在着低NaCl浓度促进而高NaCl浓度抑制的现象。总体来看,参试的4个油菜品种中“神油3号”和“神油5号”的耐盐性最强,“神油7号”的耐盐性最差。[结论]为油菜抗盐育种和丰产栽培提供理论依据。     

盐生植物在不同盐碱土壤中的生理反应及耐盐性

[目的]研究天津盐碱地区4种盐生植物在盐胁迫下的生理反应。[方法]土壤为采自天津市大港区、蓟县、西青荒地的3种盐碱土,采用盆栽试验对4种盐生植物(草木樨、猪毛菜、艾蒿和补血草)进行耐盐胁迫试验,测定其耐盐指标(游离脯氨酸、丙二醛和可溶性糖含量)。[结果]4种植物的游离脯氨酸含量随着土壤盐碱胁迫程度的增强而增高,以草木樨的含量最高,其次是补血草和猪毛菜,艾蒿最低。不同盐碱土壤中4种植物的丙二醛含量的变化趋势不明显,但在同一盐浓度下差异明显。3种土壤中4种植物可溶性糖的含量依次为:补血草>艾蒿>猪毛菜>草木樨。[结论]对4种植物耐盐性的综合分析表明,补血草耐盐性最强,其次是艾蒿和猪毛菜,草木樨耐盐性较差。     

用隶属函数值评价小黑麦在萌发期及幼苗期对复合盐胁迫的耐性

[目的]为小黑麦在盐胁迫下的耐盐生理研究及其耐盐育种提供基本的参考依据.[方法]以4个春性小黑麦品种为材料,研究不同浓度的NaCl和Na2SO4混合盐溶液对小黑麦种子发芽及幼苗生长的影响,采用隶属函数法进行耐盐性综合评价.[结果]随着盐分浓度的增加,4个小黑麦品种的种子发芽率、鲜重、地上干重、地下干重、苗高和根数都呈下降趋势,均与盐浓度呈不同程度的负相关.盐胁迫下,小黑麦的根长则呈先上升后下降趋势.4个品种发芽率和苗期指标存在较大差别.[结论]根据耐盐性综合评价值,供试4个小黑麦品种的耐盐性顺序为;新小黑麦5号＞新小黑麦1号＞新小黑麦3号＞新小黑麦4号.     

两个粳稻材料芽期和苗期耐盐性的QTL定位

[目的]研究新疆粳稻品种芽期和苗期耐盐性QTL,为水稻耐盐种质资源及分子标记辅助选择育种提供理论和实践依据.[方法]利用来自新疆主栽水稻品种秋田小町(弱耐盐)和02 - 11品系(耐盐)杂交,构建F2代群体,共272个株系.通过SSR标记以芽期和苗期主要农艺性状等盐害率为指标,采用完备区间作图法,对新疆主栽粳稻耐盐性进行QTL定位.[结果]共检测到20个与耐盐性相关的QTL,分布于第1、2、4、6、8、10和11染色体上,LOD值变异范围为2.57 ～ 8.39,单个QTL对表型变异的贡献率变异范围为2.97;～15.59;,NY - 12、NY - 13和NY - 19基因作用方式表现为超显性,NY - 17基因作用方式表现为部分显性,为主效QTL.[结论]检测到的与水稻盐胁迫有关的QTL/基因为进一步精细定位和克隆水稻耐盐基因及水稻育种奠定良好基础.     

小麦重组自交系不同小麦品系芽期耐性鉴定

[目的]研究不同小麦品系在芽期的耐盐性。[方法]以2个小麦品种宁春27号、宁春4号以及2个亲本后代中6个小麦品系为研究对象,用不同浓度Na Cl(0、1.5%)胁迫处理5 d后,测定小麦芽期的发芽率、芽长、根长、芽鲜重。[结果]不同小麦品种随着盐浓度的升高,小麦的发芽率、芽长、根长、芽鲜重均降低。其中,在高盐(1.5%Na Cl)处理下,宁春4号、Z59、Z36、Z48在芽期较敏感,Z16、Z121在芽期表现出一定的耐盐性,宁春27号、Z120表现出较强的耐盐性。[结论]在高盐胁迫下,宁春27号、Z120芽期具有较强的耐盐性。     

玉米分子育种研究进展

玉米我国最重要的禾谷类作物之一。尽管传统育种技术在作物遗传改良方面取得了显著成就,但已不能满足当前玉米生产对优良品种的需求。随着生物技术的发展,分子育种已经成为玉米育种的重要研究方向。本文扼要总结了分子育种学形成的背景;分子育种的主要研究内容;转基因玉米的主要种类;分子标记的主要类型。综述了国内外玉米产量、农艺、品质、生物和非生物抗性等性状QTL定位的有关结果,及其在育种中的应用;简介了关联分析和功能分子标记的概念,基于比较基因组学和生物信息开发分子标记的策略。     

黄瓜重要农艺性状的分子生物学

正黄瓜是我国的重要蔬菜作物,尤其在设施生产中占有举足轻重的地位,2017年收获面积为123.52万hm2,产量达到6 482.46万t[1]。丰产优质多抗新品种是黄瓜绿色高效生产的重要保障,而优良新品种的选育离不开准确高效的育种技术。重要农艺性状分子生     

水稻耐盐分子机制研究进展

水稻是世界上重要的粮食作物之一，对盐胁迫比较敏感，土壤盐碱化对水稻的安全生产造成潜在风险。盐胁迫会引起水稻的渗透胁迫和离子毒害，还会在植株中引起氧化胁迫，导致水稻品质和产量下降。由于水稻根系能吸收盐分分泌有机酸，同时具有田间持水和排水晒田的生长特性，因此水稻也是一种改良盐渍土的优良作物。因此培育耐盐水稻新品种，提高水稻耐盐性，可有效提高盐渍化耕地的生产潜力，对保障我国乃至全球粮食安全具有重要意义。近年来，数量遗传学和分子标记技术不断发展，通过遗传、生化及分子生物学等手段，挖掘出大量耐盐相关 QTL 和基因，对于解析水稻耐盐分子机制，利用分子标记辅助选择、基因编辑等提高耐盐水稻育种效率，均具有非常重要的意义。但目前克隆的耐盐相关基因大多采用反向遗传学方法获得，且大多是在过表达条件下表现出耐盐性，或者耐盐基因为隐性，难以在耐盐水稻育种中应用。总结近年来水稻耐盐相关基因的鉴定和挖掘研究中所取得的进展，从有机物渗透调节、离子吸收转运调节、抗氧化系统清除活性氧调节、激素调节 4 个方面综述水稻耐盐分子机制的研究进展，并探讨未来水稻耐盐性研究面临的挑战，为开展水稻耐盐分子育种提供建议。     

水稻盐分胁迫研究进展

盐分胁迫是制约作物生长发育和产量品质的一个重要环境因素,水稻在谷类作物中对盐分胁迫响应最 为敏感,提高盐胁迫下水稻的产量是农业科技工作者研究的重要课题。根据国内外的有关研究成果,总结了盐分胁 迫对水稻的伤害机制,分析了盐分胁迫对水稻种子萌发和出苗、幼苗生长以及分蘖期和成熟期的影响,并在此基础 上,概括了水稻适应盐分胁迫和抗盐的主要机理,即渗透调节、清除活性氧的膜保护体系、拒盐机制和对离子的区域 化以及耐盐性的分子机理。最后列举了目前提高水稻抗盐性的常用措施,以期为进一步研究提供理论依据。     

H2S和CO对盐胁迫下加工番茄幼苗生理特性的影响

[目的]研究加工番茄耐盐性机理及外源H2S与CO 2种气体信号分子之间的联系,为缓解盐胁迫提供理论依据.[方法]采用耐盐性强的KT-7和耐盐性弱的KT-32 2个加工番茄品系为试验材料,在200 mmol/L NaCl胁迫下,研究外源0.05 mmol/LNaHS(H2S供体)与0.025 mmol/L高铁血红蛋白(C...     

新疆冬小麦耐盐指标筛选及分析评价研究

[目的]以新疆不同耐盐性的冬小麦品种为材料,探讨在混合盐胁迫下小麦的形态性状、渗透调节能力、光合作用和抗氧化酶活力的变化,筛选出不同时期耐盐指标,并为小麦耐盐的早期鉴定及育种提供依据.[方法]通过利用硫酸钠和氯化钠混合盐对新疆不同耐盐性小麦品种的形态性状、生长指标、生理生化指标进行不同时期的胁迫鉴定.[结果]在盐胁迫下,耐盐品种具有较高发芽率和α-淀粉酶活力;根和茎长度、直径变化较小;渗透调节能力、光合强度和抗氧化酶系统活力均高于盐敏感品种.[结果]葫发期比较可靠的数量指标是发芽率、延时萌发率和α-淀粉酶活力;三叶期最可靠的数量指标是丙二醛.     

中国作物育种研究热点与发展趋势——基于创新要素供给视角

[目的/意义]通过创新发展要素供给分析,更全面研判学科热点发展趋势,为学科发展政策体系完善、专项计划科学部署及研究布局优化提供参考。[方法/过程]采用文本分析、信息关联法,梳理基础研究、技术创新、行业报告等成果产出热点,在“成果基础”模块的学科热点方向分析结果上,综合研究国家战略需求、政策导向推动、研发资金投入等多维创新要素对热点的集聚导向作用,研判学科热点趋势。[结果/结论]以作物育种学科为例,热点分为成果基础与创新资源集成类、创新资源要素集中类、潜在发展类3类。基因编辑育种、分子标记辅助育种、基因组育种、转基因技术等现代生物育种技术,以及作物性状调控关键基因挖掘及性状分子调控机理研究、作物性状改良等方向研究热度高、创新要素集中,未来有望产生一系列优质成果;在种质资源保护利用与精准鉴定,分子设计、数字化智能育种等定向精确育种技术创新等方向的创新要素投入集聚度高,成果有望进一步拓展与突破;倍性育种、遗传转化体系、组织培养、细胞工程育种等传统经典育种技术体系,以及作物表型研究等方向有待激发研究新动能。热点研究整体呈现“常规育种+现代生物技术育种+信息化精准化育种”发展趋势。     

AtNHX1提高烟草耐盐性的研究

[目的]探讨利用AtNHX1基因提高烟草耐盐性的效果。[方法]利用农杆菌侵染的方法对烟草的叶盘进行遗传转化,将拟南芥的液泡膜Na＋/H＋逆向转运蛋白基因AtNHX1成功地转入了烟草中,对获得的28株潮霉素抗性转基因植株中的6株进行了Southern检测,并用200mmol/LNaCl对转基因植株进行盐分胁迫与耐盐性鉴定。[结果]分子检测表明,AtNHX1已经整合到烟草的基因组中,并得到了表达。在盐分胁迫下,各转基因株系具有较高的光合速率和PSⅡ活性,光合速度和Fv/Fm值均显著高于野生型对照,株系T1、T5的SOD酶活分别是野生型的1.8和2.1倍,各转基因株系GR活性也均显著高于野生型,而MDA含量则低于野生型。[结论]转At-NHX1基因的各株系的耐盐性较野生型对照有了较大程度的提高。     

不同糜子品种芽期耐盐性比较

[目的]研究不同糜子品种芽期耐盐性,筛选出耐盐性强的材料,为糜子耐盐品种选育与利用提供依据。[方法]以6个糜子品种MZ-5、MZ-11、MZ-14、MZ-28、MZ-29、MZ-30为研究对象,通过180 mmol/L Na Cl溶液模拟盐胁迫条件,比较糜子发芽势、发芽率、芽长、根长、芽鲜重、根鲜重等指标的变化。[结果]在盐胁迫下6个参试品种的芽长、根长、芽鲜重、根鲜重均低于对照,而发芽率均高于对照。与MZ-28、MZ-29、MZ-30相比,盐胁迫下MZ-5、MZ-11、MZ-14的发芽势、发芽率、芽长、根长、芽鲜重和根鲜重均较高。[结论]综合分析认为,品种MZ-5、MZ-11、MZ-14耐盐性较强,而MZ-28、MZ-29、MZ-30耐盐性较弱。     

水稻耐盐转基因及分子标记的研究进展

回顾水稻耐盐性研究的历史;概述水稻的渗透调节物质如脯氨酸、海藻糖、甜菜碱、糖醇类等对盐胁迫的生理反应及转基因研究;介绍分子标记在水稻耐盐育种上的应用。