小麦(Triticum aestivum L.)耐盐性及其遗传解析

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小麦(TriticumaestivumL.)是世界的第三大谷类粮食作物,占主要粮食作物总产量的19%,提供全球人口碳水化合物总量的55%,其充足的产量是粮食安全的重要保证,但是土壤盐渍化严重影响着小麦的产量和品质。且由于气候变化、工业污染、农田的不合理灌溉等使得土壤发生次级盐渍化,进一步加重盐渍化危害。选用耐盐小麦品种是应对土壤盐渍化的有效途径之一。因而挖掘小麦耐盐基因、揭示耐盐性的分子机制,对于培育耐盐小麦品种,进一步利用盐渍土地进行小麦生产具有深远意义。  为了挖掘小麦耐盐种质资源及其基因/QTL,本研究以来自不同地区的321份小麦种质资源组成的自然群体,以及DH群体(旱选10号×鲁麦14)为材料,用NaCl模拟盐胁迫,筛选耐盐种质,进行小麦耐盐性的全基因组关联分析和连锁分析。主要结果如下:  1.通过对系列NaCl浓度的筛选,明确了小麦芽期耐盐性鉴定评价的最适NaCl溶液浓度为1.2%,苗期耐盐性鉴定评价的最适土壤NaCl浓度为0.8%。  2.对不同地区来源的321份小麦种质材料进行耐盐性评价。分别调查芽期性状:发芽率、芽长、根长、根数、芽鲜重、根鲜重和根冠鲜重比,苗期性状:株高、地上干重、渗透势、茎叶K+含量、茎叶Na+含量和茎叶K+/Na+,通过综合评价分析,获得芽期高耐盐材料21份,占供试材料的6.5%;苗期高耐盐材料18份,占供试材料的5.6%;芽期和苗期均为高耐盐的材料2份,分别是中作60115和冀麦一号。  3.DH群体芽期和苗期耐盐性的连锁分析。利用1854个SNP和SSR标记对DH群体的芽期和苗期耐盐相关性状进行连锁分析,在NaCl处理和对照两种条件下总共定位到82个QTL位点,其中有57个MajorQTL位点(LOD>3.39),25个SuggestiveQTL位点(3.39>LOD>2.50),分布于除7D外的20条染色体,其中QTL位点最多的染色体是4D(10个QTL),其次是5A(9个QTL)。在染色体1A、2B、5A和7A上检测到两种条件下共同表达的QTL:qSFW1A、qSL2B、qSL5A、qPH7A。在染色体2B、3A、3D、4D、5A、7A上均检测到由多个QTL聚集形成的QTL簇,标记区间分别是AX-111081929~AX-109367730、AX-94926348~AX-108843516、AX-111440673~AX-109101506、AX-89703298~AX-110564616、AX-89572721~AX-95629319、Xwmc9~AX-111812115。  4.自然群体芽期和苗期耐盐性的关联分析。利用395928个SNP标记对自然群体芽期和苗期耐盐相关性状进行基因型与表型的关联分析,在NaCl处理和对照2种条件下总共检测到446个SNP位点,其中对照条件检测到下321个SNP位点,NaCl处理下检测到125个SNP位点,分布于小麦的21条染色体上,染色体3A上的SNP位点最多(76个),染色体2D次之(61个)。在两种条件下,与2个性状共关联的SNP位点有3个,分别是AX-109324188(NaCl处理下的根鲜重和根冠鲜重比)、AX-111016146(对照条件下的根鲜重和NaCl处理下根数)、AX-110777241(NaCl处理下的发芽率和芽长),标记位点的物理位置分别是744626639bp(2A)、719244922bp(4A)和406897616bp(5D)。  5.小麦耐盐性的连锁分析和关联分析结果比对。对两种分析结果进行比对,发现在关联分析和连锁分析中均被检测到的位点有2个,分别是AX-89421921和AX-89703298,物理位置分别为19288863bp(4D)和16926631bp(4D),是与株高(芽长)、地上生物量相关的位点。
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