广西水稻地方品种核心种质稻瘟病抗性位点全基因组关联分析

稻瘟病是水稻重要病害之一,严重影响水稻的产量与品质。培育抗性品种是防治稻瘟病最经济、环保的方式。稻瘟病抗性基因的鉴定与挖掘是开展抗病育种的基础与前提。本课题组前期对419份广西水稻地方品种核心种质进行简化基因组测序,获得208,993个高质量SNP标记。本研究采用苗期喷雾接种方法,研究了该419份核心种质对7个稻瘟病生理小种的抗性,并根据表型和基因型数据,利用一般线性模型(general linear model,GLM)和混合线性模型(mixed linear model,MLM)进行全基因组关联分析。2种模型下共检测到20个位点,其中GLM检测到20个位点,MLM检测到1个位点,Chr12_10803913位点在2种模型下都检测到。17个位点与前人定位的基因/QTLs重叠,其余3个是新位点,分别为Chr3_18302718、Chr3_18302744及Chr5_10379127位点。在20个显著关联位点上下游各150 kb的基因组区域中共筛选出候选基因323个,初步确定8个候选基因与抗病相关,其中LOC_Os12g18360(Pita)、LOC_Os12g18729(Ptr)为已知克隆的基因,LOC_Os03g32100、LOC_Os03g32180和LOC_Os05g18090为新位点附近筛选到的候选基因。本研究结果为稻瘟病抗性位点挖掘与稻瘟病相关基因克隆提供了科学依据。     

花生资源耐盐性的鉴定与评价

为筛选耐盐花生种质并为花生遗传基础研究提供材料,本研究选用相对发芽势、相对发芽率、相对发芽指数和盐害率为指标,以0.5%的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。     

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。     

直播早籼稻品种芽期耐冷性鉴定研究

低温胁迫是水稻生产面临的重要非生物胁迫之一,鉴定水稻种质资源芽期耐冷性,筛选耐冷品种对水稻生产具有重要意义。以江西地区主推的33份早籼杂交稻品种和8份常规稻为试验材料,设置12个芽期低温胁迫处理,以死苗率为指标探讨了早籼稻芽期耐冷性的适宜鉴定方法。同时在8℃低温处理10d,恢复生长后调查其成苗率、苗高、根长、根数、地上部生物量、根系生物量和根冠比。运用主成分分析、模糊隶属函数法和聚类分析法来探讨直播早稻芽期的耐冷性评价方法及筛选耐冷品种。结果表明,8℃低温处理10d,直播早籼稻品种死苗率的方差和变异幅度大,能较好地鉴别品种间耐冷性差异,是直播早籼稻芽期耐冷性鉴定的最合理方式;杂交稻品种的耐冷性强于常规稻;低温胁迫后成苗率、苗高、根长、根数、地上部生物量、根系生物量和根冠比基本低于25℃对照处理;利用主成分分析将7个单项指标转化为3个独立的综合指标（CI₁、CI₂、CI₃）,主成分分析表明,根系生物量和地上部生物量最能代表直播早籼稻对低温胁迫后的响应情况,可作为芽期耐冷性鉴定的评价指标。通过聚类分析,将41份早籼稻品种划分为3类,筛选出陵两优7108、两优287、锦两优816等9份强耐冷品种,株两优1号、潭两优83、株两优22等15份中度耐冷品种,温229、中早33、五丰优157等17份冷敏感品种。这些品种可以进一步为耐冷育种和生产服务。     

粳稻品种资源耐盐性状的SSR标记关联分析

为了发掘影响粳稻芽期和幼苗期耐盐相关性状的分子标记关联位点。以新疆历年选育及主栽的46份粳稻品种组成的自然群体为研究材料,1.2%氯化钠溶液对芽期和幼苗期进行胁迫处理,并对其相对发芽势(RGV)、相对盐害率(RSI)、相对苗高(RSH)及幼苗胁迫的盐害级别(STL)进行调查。同时鉴定46份品种的基因型和标记与性状的关联分析,挖掘其优异变异。结果表明,相对盐害率的变异幅度最大,相对苗高变化呈现较均匀的正态分布,相对盐害率与相对发芽势和相对苗高呈显著正相关;SSR标记关联分析结果表明,分别检测到6、12、8和8个与粳稻相对发芽势、相对苗高、相对盐害率和盐害等级相关联的位点;其中有13个与前人报道的位点重合。其中,位点RM211同时与3个耐盐性状显著关联,可能是一个重要的粳稻芽期耐盐性相关联的位点。     

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。     

江淮稻区主要育成粳稻品种的耐淹性分析

选择4个生态类型的95份水稻品种,采用试管内种子耐淹萌发试验和模拟大田种子耐淹萌发试验两种不同试验方法进行耐淹性鉴定,以水淹状态下种质萌发7 d的胚芽鞘长度作为调查指标。结果表明:(1)不同的水稻品种在缺氧萌发时其胚芽鞘长度存在广泛差异。(2)两种耐淹性试验分析比较发现,模拟大田试验方法与试管内种子耐水淹方式的种子芽鞘伸长长度差异较大,模拟大田耐水淹试验结果表明芽鞘伸长受抑制主要是由产生的低温环境造成的。(3)两种处理结果表明‘连粳9号’、‘盐粳7号’、‘连粳7号’和‘连粳15号’等水稻品种具有既耐低氧又耐低温特性,可作为本稻区直播水稻品种。     

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.     

山蚂蝗属种质芽期和苗期耐盐性鉴定和评价

为了解盐胁迫对山蚂蝗属种质生长发育的影响,本试验以6份山蚂蝗属种质为材料,对其芽期及苗期进行盐胁迫.结果表明,芽期随着盐胁迫浓度的增加,6份山蚂蝗属种质间的相对发芽率、相对发芽势、发芽指数、苗重、胚根长以及胚芽长均表现出不同程度的差异;耐盐浓度为3～9 g·L-1,盐极限浓度为9～12 g·L-1,耐盐半致死浓度为6～...     

水稻耐盐种质的鉴定评价

进一步鉴定现有水稻材料的耐盐性,为水稻耐盐育种提供种质资源和耐盐亲本。以通过花粉管通道技术获得的耐盐品系和当地水稻育成品种共21份为试验材料,评价各材料在盐胁迫下发芽期和苗期的耐盐性。结果表明：在150 mmol/L NaCl处理下,各材料发芽率及芽的生长均受到不同程度抑制,其中,材料D-1,D-3,D-4,D-7,D-13,‘长白10号’,‘节9’和D10在盐处理下的发芽率较高,相对盐害率较低,耐盐性均表现为极强,耐盐级别为1级,芽长盐处理(T)与非盐处理(CK)的比值较高,说明其受到盐的抑制较小,芽期耐盐能力较强;用100 mmol/L NaCl对各材料幼苗处理8天后,材料‘长白10号’、D-10、‘节10’、D-13、‘天井4号’、D-14、D-11、D-2、D10和D-8的相对死叶率较低,盐处理地上部和地下部含水量与未用盐处理的相比下降幅度较小,可溶性糖积累量较多,说明其渗透调节能力较强,属于苗期较耐盐的材料。     

萌发期耐莠去津谷子种质资源筛选及评价

研究100份谷子种质资源萌发期耐除草剂莠去津特性,分析莠去津胁迫条件下谷子发芽势、发芽率、芽长和根长等的变化。结果表明,2.0mL/L的莠去津浓度是谷子萌发期耐莠去津筛选的最适浓度;在此浓度胁迫下,100份谷子材料萌发期各性状相对值的变异系数为发芽相对莠去津胁迫率>相对发芽势>相对活力指数>相对发芽指数>相对芽长>相对发芽率>相对根长;根据T值的聚类分析,将供试品种划分为4个莠去津耐性级别,高耐品种24份、中耐品种28份、中感品种31份和高感品种17份;汾选3号、紫根谷子、公矮2号、山西乌谷、河北香谷和草谷子6个品种为综合耐莠去津能力强的资源。     

超级杂交稻‘Y两优2号’耐冷性QTL定位与杂种优势分析

挖掘耐冷基因并提高耐冷性对于保证水稻在气候变化条件下的高产稳产具有至关重要的意义。本研究利用‘远恢2号’和‘Y58S’杂交而成的超级杂交稻‘Y两优2号’的高世代重组自交系(RIL F14)276个家系作为作图群体,以SNP为分子标记构建了高密度遗传图谱,对水稻的芽期耐冷性(cold tolerance at the bud bursting period,CTBP)性状进行数量性状位点(quantitative trait locus,QTL)定位分析;同时对全世界范围内收集的水稻自然变异微核心(Minicore)种质群体进行芽期耐冷性全基因组关联分析(genome-wide association study,GWAS)。结果表明,水稻芽期耐冷性在水稻群体内呈连续分布,是由多基因控制的数量性状。同时,在RIL群体的第9号染色体上定位到1个与耐冷性性状相关的QTL,位于区间Block73479和Block72824之间,对表型变异的解释率为9.65%。进一步分析表明该QTL对水稻芽期耐冷性为负显性。结果还显示‘Y两优2号’耐冷性显著强于亲本,具有杂种优势。     

100份谷子品种资源萌发期耐盐性评价及耐盐品种筛选

研究了100份谷子品种资源萌发期盐胁迫条件下芽、根的变化,并对供试材料的耐盐性进行了综合评价和等级划分,结果表明：150mmol/L的NaCl溶液是谷子萌发期耐盐筛选的最适浓度;盐胁迫条件下谷子芽受到的抑制作用小于根;100份谷子品种资源各测定指标变异系数由大到小顺序为：发芽相对盐害率>相对活力指数>相对发芽势>相对根干重>相对芽干重>相对发芽指数>相对芽长=相对根长>相对发芽率;晋育红谷、公矮6号、红钙谷和晋谷29共4个品种为综合耐盐能力强的资源。     

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。     

95份玉米自交系萌发期耐冷性鉴评与遗传基础分析

本研究以95份玉米自交系为试材,测定10℃低温下种子的发芽率、发芽指数、平均发芽时间以及其相对值等6个性状,采用主成分分析、聚类分析等统计方法对自交系萌发期耐冷性进行鉴评,筛选耐冷种质;基于55K芯片数据,揭示95份自交系的群体结构,并探讨杂优类群与萌发期耐冷性的关系;采用混合线性模型(mrMLM)进行全基因组关联分析(GWAS),检测与耐冷性状显著关联的SNP (Single nucleotide polymorphism)位点。结果表明,主成分分析将6个单项指标综合为2个独立的综合指标,系统聚类将自交系划分为5类,耐冷性强、较强、中等、较弱、弱的材料分别为11、25、26、15、18份。95份自交系被划分为‘瑞德’、‘旅大红骨’、‘兰卡斯特’、‘四平头’、‘PB’与混合群等6个类群,其中本土种质‘四平头’与‘旅大红骨’的整体耐冷性高于其它类群,可选择国内种质×国外种质的杂优模式进行耐冷种质改良。基于GWAS结果,共检测到26个与耐冷性状显著相关的SNP位点,单个SNP解释的表型变异为2.16%～32.63%。本研究为优异基因的克隆、有效功能标记的开发以及后续的种质改良与创新提供了种质资源、技术基础和理论依据。     

盐胁迫下杂交水稻种子发芽特性及耐盐性评价

根据不同杂交水稻组合发芽期对盐胁迫的反应,筛选出适合在盐渍土壤种植的杂交水稻组合。采用人工气候箱内培养皿培养,用4、8和12 g/L 3个NaCl单盐浓度对8份杂交水稻组合进行盐胁迫处理,以蒸馏水处理为对照,每培养皿放30粒种子。分别于4天和7天后调查种子发芽率,7天后调查芽长、主根长和根数。以相对盐害率对杂交组合进行耐盐性评价。发芽率、芽长、主根长和根数随盐浓度升高总体呈下降趋势,但较低盐浓度(4、8 g/L)时的下降不明显,部分组合还高于对照;高浓度盐溶液(12 g/L)显著抑制水稻种子的发芽率,芽长、主根长和根数均显著下降,降幅分别为35.8%、57.6%、76.1%和83.8%;随着盐浓度的提高,根数下降较快,盐胁迫对杂交水稻组合的根数影响要大于芽长和根长;筛选出发芽期强耐盐组合‘桂源优500’、‘II优1040’（1级）,‘II优1050’、‘甬优12号’（3级）。以12 g/L NaCl单盐浓度可作为杂交水稻组合发芽期耐盐性分级评价的适宜浓度,相对盐害率可以作为杂交水稻发芽期耐盐性的评价指标。     

种子萌发期亚麻种质资源耐镉性的鉴定评价

筛选耐锡亚麻品种并对其耐性进行综合评价,是利用亚麻进行重金属污染农田生物修复的基础。本研究用800μM的CdCl2溶液对来自36个国家的412份亚麻种质在种子萌发期进行镉胁迫试验,检测了各品种对照和处理的发芽势、发芽率、相对芽长等指标,并利用隶属函数的方法对这些亚麻种质的耐镉性进行了综合评价。结果表明:(1)镉胁迫对芽长的抑制作用最大,品种间的发芽势变异程度最大,发芽率变异程度最小;(2)大部分品种的平均隶属函数值位于0.6~0.8,0.8以上强耐镉品种和0.4以下的弱耐镉品种较少;(3)根据平均隶属函数值将412份品种分为5个耐性级别,1级(平均隶属函数值≥0.8)高耐镉性种质均来自中国和立陶宛。     

中国高粱地方种质芽期苗期耐盐性筛选及鉴定

日益严重的土壤盐渍化对现代农业生产造成了巨大的危害。高粱既是世界五大粮食作物之一,又是耐盐性很强的抗逆作物。开展高粱耐盐性研究、筛选出一批综合耐盐能力优良的高粱品种对开发利用盐渍化土地、增加粮食产量和维持农业可持续发展具有重要意义。本研究对110份中国高粱地方品种分别进行了芽期200 mmol L~(-1)和苗期100 mmol L~(-1)的NaCl胁迫试验,测定芽期发芽势、发芽率以及苗期的相对叶绿素含量(SPAD)、苗长、根长、苗鲜重、根鲜重、苗干重、根干重等指标。计算芽期、苗期盐胁迫下性状值占对照性状值的百分比表明,参试品种芽期相对发芽势、相对发芽率范围分别为0～98.89%、23.65%～101.79%,盐胁迫下相对发芽势变化差异显著。苗期相对叶绿素含量、相对苗长、相对根长、相对苗鲜重、相对苗干重、相对根鲜重、相对根干重变化范围分别为59.53%～99.91%、52.47%～95.23%、47.87%～100.14%、27.43%～95.28%、30.48%～98.26%、21.62%～100.34%、31.46%～102.13%。采用隶属函数值分析和主成分分析2种方法结合聚类分析对参试高粱芽期和苗期的耐盐能力综合评定,鉴定出芽期高度耐盐材料22份,耐盐材料32份;苗期高度耐盐材料37份,耐盐材料41份;其中,来自内蒙古的朝阳棒槌(00003011)和来自北京的白鞑子帽(00001081)等10个品种在芽期和苗期均表现高度耐盐,可作为后续全生育期耐盐鉴定和耐盐育种的优异资源。对芽期隶属函数值排名以及苗期F值排名结果进行相关性分析表明,芽期与苗期耐盐性没有显著相关性;主成分分析结果表明,反映生物量的指标如苗干重、根鲜重可作为苗期大量材料耐盐鉴定的评价指标。     

谷子杂交种和常规种耐盐性筛选

为了筛选出耐盐性的谷子品种,本试验选用了山西、陕西、河北等地的27个常用谷子品种的种子和幼苗进行处理,通过调查不同盐梯度下种子的发芽率,测得发芽相对盐害率;依据《谷子种质资源描述规范和数据标准》苗期耐盐性鉴定方法,测得苗期盐害指数。结果表明:不同谷子品种芽期在0 mmol/L和150 mmol/L盐胁迫下,差异很小,在200 mmol/L盐胁迫下,差异明显;在200 mmol/L NaCI溶液的环境下,‘张杂谷3号’达到3级耐盐标准,‘张杂谷DH3’达到5级耐盐标准。苗期耐盐性鉴定结果表明,‘张杂谷3号’达到3级耐盐标准、‘张杂谷DH3’达到7级耐盐标准。苗期出苗和生长结果表明,不同谷子品种在盐胁迫下随着盐浓度的提高,出苗率逐渐下降;随着盐浓度的提高,谷苗生长高度逐渐下降。个别不耐盐的谷子父母本,通过杂交获得的杂交种,耐盐能力得到显著增强。经以上结果分析,土壤盐度大于千分之三,不适宜谷子的正常生长,含盐量在千分之三以下的轻度盐碱地,是将来选育耐盐谷子品种的重点利用领域。     

复盐胁迫对不同水稻品种种子萌发和幼苗生长的影响

为探讨NaCl和Na2SO4复盐胁迫对不同水稻品种种子萌发及幼苗生长的影响,利用不同浓度(0.00%、0.10%、0.40%、0.70%、1.00%)的复盐溶液处理水稻种子。结果表明:随着盐浓度的增加,供试的3个水稻品种种子发芽率、发芽势、相对发芽率以及幼苗的根长、芽长、总鲜重、根鲜重、芽鲜重均与盐浓度呈负相关;幼苗的丙二醛、脯氨酸等生理指标则与之呈正相关;较对照组而言,盐胁迫下的3个水稻品种各项指标均发生显著的下降或上升。结果初步表明,3个水稻品种的耐盐能力大小为内5优306内5优39内7优39。