棉花种质资源萌发期耐盐性鉴定及筛选

种子萌发期是对盐分较敏感的时期,测定不同盐浓度胁迫下的棉花种子发芽情况是筛选棉花耐盐种质的重要依据之一。本研究对629份棉花种质资源进行0、150mmolL^–1 NaCl处理,对鲜重、发芽势等6个性状的耐盐系数进行差异分析,结果显示盐胁迫下各个性状较对照均存在显著差异;使用主成分分析、隶属函数分析对棉花种质耐盐性进行综合评价;对综合评价值D值进行聚类分析,根据D值的大小将629份种质资源分成5类:188份耐盐中间型材料、376份耐盐型材料、36份高耐盐型材料、28份盐敏感型材料、1份高盐敏感型材料;通过逐步回归分析建立棉花萌发期耐盐性评价预测模型:D=0.277RFW+0.29RGP+0.189RPL+0.387RGR-0.32 (R²=0.992),筛选出鲜重、下胚轴长、发芽势和发芽率4个指标可作为棉花萌发期耐盐性鉴定的指标。本研究建立了一套精准、高效的耐盐性鉴定体系,筛选到36份高耐盐材料和1份高敏感材料,为棉花耐盐机制研究和培育耐盐新品种提供参考。     

转GHABF4转录因子棉花植株的耐盐性研究

AREB/ABFs转录因子家族基因主要参与干旱、高盐、低温等胁迫应答反应。为了获得具有较高耐盐水平的棉花新种质材料,通过农杆菌介导法将耐盐转录因子基因(GHABF4)导入陆地棉中棉35中,通过对转化植株的卡那霉素初步筛选及T1、T2、T3目的基因PCR的分子检测,获得T3转基因棉花纯合系。通过盐胁迫试验对5个T3转基因棉花株系和非转基因棉花对照进行耐盐性分析。结果表明,在200 mmol/L Na Cl胁迫下,与非转基因对照相比,5个转基因棉花株系株高提高2.5~4.4 cm,地上部分的鲜质量增加3.6%~11.8%;且抗氧化物酶SOD、POD、CAT活性以及叶绿素含量提高。在盐胁迫条件下,转GHABF4基因棉花表现出优良的生长和生理优势,转GHABF4基因能够提高棉花的抗盐能力。     

棉花苗期耐盐生理指标的筛选及综合评价

为了筛选与棉花耐盐密切相关的生理指标,为棉花苗期耐盐鉴定提供理论依据。以4个棉花品种为材料,通过塑料盒栽植试验,探讨了棉花幼苗在盐胁迫前和胁迫后5天、10天、15天时的叶片相对含水量、质膜透性、游离脯氨酸含量、丙二醛含量、K+、Na+及K+/Na+值等耐盐相关生理指标相对值的变化情况,利用方差分析、主成分分析和隶属函数分析等方法对数据进行统计分析。结果表明所有指标在胁迫后第5天开始即与胁迫前表现极显著差异;选取K+/Na+值、相对含水量和质膜透性3个主要的耐盐鉴定生理指标;4个棉花品种的耐盐性强弱排序为‘枝棉3号’>‘中棉所35’>‘鲁棉6号’>‘中棉所12’。胁迫后第5天为最佳鉴定时机,所选取的耐盐生理指标代表了所有指标的信息,且其评价结果与省地方标准《棉花耐盐性鉴定评价技术规范》中盐害指数的评价结果高度相关,因此所选生理指标可与隶属函数法相结合用于棉花苗期耐盐综合评价中。     

豇豆耐盐种质资源鉴定

发掘优异耐盐种质是进行豇豆品种耐盐性遗传改良的基础.以蛭石为培养基质,在子叶展开期,以分别添加50,100,150,200,250 mmol/L NaCl的1/2 Hoagland营养液对12个豇豆品种进行盐胁迫处理,研究不同盐浓度胁迫对豇豆耐盐等级(STR)、叶绿素含量(SPAD)、株高(PH)、根长(RL)、地上部鲜质量(AFW)、地上部干质量(ADW)、根鲜质量(RFW)和根干质量(RDW)等8个指标的影响,鉴定适宜盐浓度;依据隶属函数值(Fi),综合评价12个品种的耐盐性,并确定耐盐鉴定方法;根据此方法,评价84份豇豆种质资源的耐盐性.结果表明:随着盐浓度增加,12个品种STR值呈上升趋势,150 mmol/L NaCl胁迫下变异系数最大,确定150 mmol/L为豇豆苗期耐盐性鉴定适宜浓度;筛选出耐盐品种苏紫41和绿领四号(Fi>0.60),盐敏感品种苏豇1419(Fi<0.30);建立了一种以蛭石为基质,150 mmol/L NaCl处理4周左右进行豇豆苗期耐盐性鉴定的方法;84份豇豆种质资源耐盐性Fi变幅为0.06～0.88,遴选出苏紫豇1号和紫筋肉豆角等8份耐盐种质资源.本研究筛选到10份耐盐种质资源(Fi>0.60),为豇豆耐盐遗传改良提供参考.     

花生耐盐性鉴定研究进展

为了进一步明确花生耐盐性的鉴定指标,提高花生耐盐种质的筛选效率,尽快培育出耐盐花生新品种,笔者从盐胁迫对花生生长发育和生理生化指标的影响、花生耐盐性鉴定方法与评价指标和优异耐盐种质筛选3个方面总结了花生耐盐性的研究进展。指出目前采用的鉴定指标和评价方法对花生耐盐性判断不够全面、准确,就未来花生耐盐性鉴定的研究方向给出建议,提出尽快建立花生耐盐评价体系的重要性,强调应同时兼顾筛选种质的耐盐性和耐碱性,保证筛选的种质材料具有广泛的大田适应性。     

高粱种子萌发期耐盐和盐敏感材料的筛选、鉴定

全世界盐渍化土壤越来越多,而适宜在盐渍化土壤上种植的作物却很少。高粱耐盐性极强常被作为作物耐盐性研究的理想模式作物之一。筛选种子萌发期耐盐、盐敏感材料以及挖掘耐盐相关基因对高粱耐盐育种以及探究高粱耐盐分子机制都具有重要意义。利用全球不同地区收集的不同类型高粱材料636份,在水培养条件下进行种子萌发,统计出苗率。出苗率≥90%的材料利用1.2%NaCl模拟盐胁迫筛选耐盐和盐敏感材料。选择抽穗期、株高和用途相近的极度耐盐和盐敏感材料用于基因定位群体的构建。636份高粱材料在28℃水培养条件下,出苗率达到一级、二级、三级、四级和五级的样品数分别为501份、75份、35份、20份和5份,其中出苗率≥90%的材料共有389份。经过1.2%NaCl胁迫处理,且去除沈阳不能正常抽穗结实的材料后,筛选到耐盐材料20份、盐敏感材料18份,共计38份。以抽穗期为横坐标,株高为纵坐标作图。选择抽穗期差异3 d以内、株高差异10 cm以内,共聚合到6组适于杂交的材料,包括耐盐和盐敏感材料共计16份。综合考虑株高、抽穗期、用途和盐胁迫下的相对出苗率差异,8R382/8R196、8R146/8R062和8R340/8R078作为最优杂交组合构建耐盐相关基因定位群体。     

玉米抗感种质资源苗期耐盐性的光合作用机制研究

土壤盐渍化程度日趋严重,成为影响作物生长发育、制约产量的一个主要环境因子,明确玉米苗期耐盐的光合作用机制尤为重要.本研究采用水培法,对已耐盐性鉴定筛选的强耐盐型自交系(B46)和盐高度敏感型自交系(NC236)为材料,分析二者在盐胁迫条件下光合作用的变化.低浓度盐(55 mmol/L NaCl)胁迫条件可促进玉米自交系...     

亲水短肽基因NLEAs提高酵母的耐盐能力

胚胎晚期富集蛋白(late embriogenesis abundant protein, LEA)是植物种子成熟过程中富集的蛋白质,与植物应答逆境胁迫密切相关,具有很强的亲水性。LEA蛋白的增多,有利于降低细胞水势,增强植物耐盐胁迫等逆境的能力。为了进一步提高LEA蛋白的亲水性,提高细胞耐受盐胁迫等渗透胁迫的能力,本研究对LEA蛋白数据库进行了生物信息学分析。结果鉴定出一系列亲水性高的氨基酸序列。对这些序列进行重复及随机组合后,合成了假定的NLEA (Novel LEA)基因。通过筛选转基因酵母菌株,获得了有助于提高酵母耐盐性的NLEA8和NLEA13基因。同时,初步分析了NLEA8和NLEA13基因表达的蛋白的与植物耐盐相关的生物学功能和结构特点。本试验获得了LEA基因,通过酵母耐盐性筛选验证其耐盐能力,对耐盐基因的获得及验证提供了一定的参考。     

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。     

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。     

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.     

甘蓝型油菜盐胁迫下幼苗鲜重和干重QTL定位及候选基因分析

盐胁迫是非生物胁迫中影响作物产量的一个主要因素,利用分子标记方法选育油菜耐盐品种对提高油菜产量具有重要意义。选用来自GH06与P174杂交后通过单粒传法连续自交获得的高世代重组自交系群体,以含16 g L–1Na Cl的Hoagland溶液培养幼苗进行盐胁迫处理25 d后,分别测定叶和根的鲜重及干重,根据已构建的高密度SNP遗传连锁图谱进行QTL定位,在QTL物理区间筛选耐盐相关基因并以极端表型材料进行q RT-PCR分析。采用复合区间作图法(CIM),在对照和盐胁迫处理中共检测到19个QTL,其中与盐胁迫相关的有6个,可解释的表型变异7.16%~16.15%,分布在A02、A04和C03染色体上,将QTL置信区间序列和拟南芥中与盐胁迫相关的基因比对分析,共找到8个候选基因。对其中4个候选基因在极端表型材料中的表达分析表明,BnaA02g14680D与BnaA02g14490D基因在盐胁迫处理后的48 h或72 h表达量均高于对照组,即基因的表达由盐胁迫引起,而BnaC03g64030D在敏感型材料中的相对表达量高于在耐盐型材料中,BnaC03g62830D在敏感型材料中没有明显变化,但在耐盐型材料中呈现先升高后降低的表达特征,其表达可能会增强植株对盐胁迫的耐受力。本研究为油菜耐盐基因功能挖掘和油菜耐盐品种选育奠定基础。     

砷胁迫下甘蓝型油菜苗期根、下胚轴和鲜重的全基因组关联分析

油菜是修复土壤重金属污染的理想作物,为筛选甘蓝型油菜耐砷性的显著关联单核苷酸多态性位点及相关候选基因,本研究以140份不同来源的甘蓝型油菜自交系为材料,测定和利用油菜60KSNP芯片对正常和砷胁迫条件下的相对根长(RRL)、相对下胚轴长(RHL)和相对鲜重(RFW)进行了全基因组关联分析。结果表明,与RRL、RHL和RFW显著关联的SNP位点分别为15、20和35个,单个SNP位点表型贡献率分别介于13.31%～24.39%、18.04%～33.82%和20.19%～25.06%之间;其中在A02、A07和C02染色体上同时存在与RRL、RHL和RFW显著关联的LD区间。基于油菜基因组信息在LD区间内共筛选到61个可能与砷胁迫相关的候选基因,其中PHT3;3、PHT1;9、GST、OTC5、NRAMP1和ZIP12等与重金属吸收和转运相关。实时荧光定量PCR分析结果表明, PHT3;3和PHT1;9是与甘蓝型油菜砷离子吸收转运相关的重要候选基因。本研究结果对于甘蓝型油菜耐砷胁迫机理的研究、性状的改良具有重要参考价值。     

水稻耐盐基因SKC1等位变异突变体耐盐性评价

SKC1基因是已经克隆的水稻耐盐主效基因,位于水稻1号染色体。为了在水稻育种中高效利用SKC1耐盐基因,前期研究利用TILLING技术检测宁夏水稻主栽品种宁粳28号EMS诱变群体,得到了SKC1基因的SNP突变体。本研究通过芽期、苗期、孕穗期、全生育期耐盐性鉴定,对16份农艺性状优良的水稻耐盐基因SKC1等位变异突变体的耐盐性进行了全面评价,结果表明:耐盐性强的突变材料有:18NY-10、18NY-12、18NY-14,耐盐性较强的突变材料有:18NY-2、18NY-4、18NY-5、18NY-6、18NY-7、18NY-8、18NY-13、18NY-16。结果可为宁夏水稻耐盐育种提供种质资源。     

大豆盐胁迫相关GmNAC基因的鉴定、表达及变异分析

NAC基因在植物的逆境胁迫中发挥着重要作用。本研究参照水稻和拟南芥的逆境相关NAC基因, 采用生物信息学方法鉴定了大豆逆境相关GmNAC基因, 利用荧光定量PCR技术分析了GmNAC基因在耐盐差异的大豆品种根部、叶片的表达及其对NaCl胁迫的应答, 采用反转录PCR技术克隆了表达差异显著的GmNAC基因。结果表明, 大豆GmNAC基因家族包含175个基因, 其中11个GmNAC蛋白与水稻和拟南芥的逆境相关NAC蛋白位于同一进化分支, 这些蛋白具有高度保守的NAC结构域; 这11个GmNAC基因在大豆根部的表达均高于在叶片, 而且在叶片和根部均受NaCl诱导, 部分基因在根部和叶片以及品种间表现出不同的表达规律; 在大豆品种齐黄34、徐豆10和汾豆95中, Glyma06g11970.1存在3个同义突变和1个非同义突变, Glyma06g16440.2存在1个同义突变。     

利用SLAF-seq结合BSA方法发掘大豆种皮色相关基因

种皮色不仅是一个形态标记,还是一种重要的进化性状,与大豆商品性、营养价值以及抗性关系密切。本研究以黄色种皮大豆品系BMY及其褐色种皮衍生品系BMZ为亲本,从F2群体中分别挑选出黄色种皮和褐色种皮的植株各9株,构建了两个极端性状混合池DNA文库,借助SLAF-seq和BSA技术,挖掘大豆种皮色性状相关候选基因。对于26121个高质量SNP位点,利用SNP-index方法和ED方法进行综合分析,获得8个与目标性状紧密关联的候选区域,分别位于第5、11、12、19和20染色体,包含620个编码基因。对这620个基因进行进一步的功能注释,NR、Swiss-Prot、GO、KEGG和COG数据库分别注释到600、518、533、133和256个基因,其中存在非同义突变基因4个,分别为Glyma05g005600、Glyma05g009700、Glyma12g006100和Glyma12g047300。候选区域内编码基因的深度注释有助于功能基因的进一步分离,为大豆种皮色性状相关基因的精细定位及克隆提供理论依据。     

草铵膦胁迫下油菜苗期叶片药害相关性状的全基因组关联分析

随着油菜大面积种植和田间草害的日益严重, 草铵膦近年来被尝试性地用于田间除草, 但草铵膦在杀除杂草的同时或轻或重会对油菜产生药害, 影响其正常生理活动, 甚至影响其产量。本研究通过比较, 选取最能体现油菜苗期耐药性差异的200 mg L^-1作为胁迫浓度。以506份具有代表性的甘蓝型油菜品种(系)为材料, 利用芸薹属60k Illumina Infinium SNP芯片分析其基因型, 对油菜种质苗期的单位叶面积干重耐除草剂系数(CLW)、叶绿素含量耐除草剂系数(CCC)和综合药害指数(CPC)进行全基因组关联分析, 从基因组水平分析油菜在草铵膦胁迫下的生理和形态反应。关联分析中, 扫描到与单位叶面积干重耐除草剂系数显著相关的SNP位点6个, 表型贡献率在6.53%~10.04%之间; 与叶绿素含量耐除草剂系数相关的SNP位点共22个, 表型贡献率在4.97%~6.20%之间; 与综合药害指数相关的SNP位点98个, 覆盖了A、C基因组, 贡献率在3.25%~18.66%之间。通过对显著SNP位点对应的LD区间基因序列的分析, 共获得18个与草铵膦的灭生机制相关的候选基因。在叶绿素含量耐除草剂系数关联位点的LD区域发现11个候选基因, 其中9个参与酰基转移酶活性的调控, 2个与乙酰CoA转移酶活性有关。在与综合药害指数关联位点的LD区域发现7个候选基因, 其中1个与谷氨酰胺转移酶活性有关, 参与谷氨酰胺代谢, 其余6个和乙酰CoA转移酶活性有关。这些基因调控的生理生化过程均与叶片干重、叶绿素含量的变化及草铵膦的灭生机制有关。这些关联位点和候选基因的挖掘, 将为油菜在草铵膦逆境胁迫下的生理生态反应的基因调控机制研究提供参考。     

大豆百粒重相关基因的全基因组发掘分析

百粒重是大豆重要的产量性状之一,利用正向和反向遗传学方法鉴定与籽粒大小/粒重相关的基因具有重要的理论和实践意义。利用拟南芥和水稻等模式植物中已明确功能的调控籽粒大小/粒重的基因,基于序列相似和结构域相同的原则,在大豆全基因组内筛选到175个同源基因,通过基因表达谱分析发现有22个基因在大豆种子中特异性表达。利用56份大豆种质资源重测序数据查找这些基因内的SNP位点,共得到2769个SNP位点,从中筛选得到在野生大豆和栽培大豆中分化明显的SNP位点121个。通过扩增测序对其中的16个导致非同义变异的SNP位点进行验证,发现有5个SNP位点在野生大豆中为一种变异,而在栽培大豆中为另一种变异。利用2368份大豆种质资源的重测序数据获得了其中的4个SNP位点的变异数据,结合其中1695份材料的百粒重表型分析,发现每个SNP位点对应的野生和突变基因型材料的百粒重表型间都存在极显著差异,并且每个SNP位点中野生基因型材料的百粒重大部分≥12g,突变基因型材料的百粒重大部分＜12g,因此上述4个SNP位点所在的基因（Glyma.05G019800、Glyma.07G022800、Glyma.13G259700和Glyma.13G261700）可能与大豆籽粒大小/粒重的调控有关。获得了与大豆百粒重相关的4个候选基因,为大豆百粒重QTL的精细定位和功能标记的开发以及调控大豆籽粒大小/粒重的基因的功能研究提供了参考。     

Association mapping of salt tolerance traits at germination stage of rapeseed (<Emphasis Type="Italic">Brassica napus</Emphasis> L.)

Soil salinization has a major effect on crop yield. Seed germination is a crucial prerequisite for the successful cultivation of rapeseed in saline soils. Limited information is available about rapeseed salt tolerance at germination stage. Here, we carried out an association mapping of salt tolerance QTLs at seed germination stage. We evaluated salt tolerance of 214 rapeseed inbred lines at germination stage, and the 60 K Brassica Infinium^® SNP array was used to genotype the association panel. Finally, a total of 110 single nucleotide polymorphisms (SNPs) were associated with three salt tolerance indices and these SNPs were integrated into 44 QTLs. In addition, 56 possible candidate genes were located in or near the genomic region where the above QTLs were mapped. Thus, our results provide valuable information for understanding the genetic control of rapeseed salt tolerance at germination stage and may facilitate marker-based breeding for rapeseed salt tolerance.     

用3种方法定位玉米萌发期和苗期的耐盐和耐碱相关性状QTL

以耐盐碱郑58和盐碱敏感昌7-2为亲本,构建包含151份F2:5重组自交系(RILs)群体。基于3K芯片对郑58、昌7-2及其F2:5家系进行基因型分析,构建了包含1407个SNP分子标记的高密度遗传连锁图谱。该图谱的各染色体标记数在84～191之间,标记间的平均距离为0.81 cM。胁迫液为200 mmol L–1 NaCl和100 mmol L–1 Na2CO3,对照液为蒸馏水或霍格兰营养液,对盐、碱胁迫和自然条件下玉米的发芽率(GP)、株高(PH)、植株干、鲜重(FW、DW)、幼苗组织含水量(TWS)、植株地上部分钠含量(SNC)、钾含量(SKC)、钠/钾含量比(NKR)、苗期耐盐率(STR)、耐碱率(ATR)10项指标,采用3种不同的作图方法同时定位研究,对加性QTL定位采用复合区间作图法(CIM)和完备区间作图法(ICIM),对加性QTL与环境互作联合分析采用混合线性模型的复合区间作图法(MCIM)。结果表明,(1)与对照条件下各性状表型值相比,耐碱相关性状的降低较耐盐相关性状明显,说明玉米对碱胁迫更加敏感和碱胁迫对玉米的伤害更严重。碱与盐胁迫下SKC相当而SNC差异较大,表明Na+、K+的吸收和运输是相互独立的两个过程,玉米盐、碱胁迫可能是两种性质不同的胁迫。(2)在自然、盐和碱胁迫条件下,运用CIM分别检测到27、28、40个加性QTL;运用ICIM分别检测到28、23、17个加性QTL;运用MCIM共检测到11个耐盐加性QTL、4个环境互作QTL以及11个耐碱加性QTL、3个环境互作QTL。(3)盐胁迫条件下的qPH-9、qSTR-8、qNKR-6、qNKR-7和碱胁迫条件下的qPH-9、qATR-3能被3种作图方法重复检测到。与前人结果比较, qPH-9、qSTR-8、qNKR-6、q-ATR-3定位在相同或邻近区域,qNKR-7尚未见报道。本研究结果为精细定位玉米耐盐碱主效基因、挖掘候选基因和开发用于标记辅助选择的实用功能标记奠定基础。