基于染色体置换系的普通野生稻耐盐性QTL定位

本研究分别利用SSR标记、InDel标记以及简化基因组测序技术对一套以普通野生稻为供体亲本,9311为受体亲本的染色体置换系进行基因型鉴定,并通过对其不同生育期的耐盐性鉴定,共发掘2个与发芽期耐盐相关的QTL,13个与苗期耐盐性相关的QTL。其中与苗期存活率相关的QTL qSSR5.1、苗期耐盐等级相关的QTL qSSG5.1均被定位于同一位点,该位点对苗期存活率、苗期耐盐等级均具有增效作用,贡献率分别为6.36%、8.13%。在此QTL内包含与非生物胁迫相关基因OsDi19-1。经序列比对发现,OsDi19-1启动子区域在两亲本间存在较大差异,且受到盐胁迫时该基因表达量上升。同时,鉴定出水稻芽期耐盐的优异种质资源CSSL72、苗期耐盐的优异种质资源CSSL23、CSSL153,为水稻育种中耐盐性的改良提供了新的种质资源。     

水稻分蘖期耐盐性鉴定评价方法确立及种质筛选

分蘖期是水稻由秧田生长向本田生长过渡的营养生长关键时期。在盐渍化土壤上种植水稻,分蘖期耐盐性对水稻能否正常生长至关重要。合适的耐盐性鉴定方法是水稻耐盐种质筛选的前提。本研究目的在于通过水稻分蘖期盐浓度梯度筛选试验,明确水稻分蘖期耐盐性鉴定最适盐胁迫浓度和调查时间;利用确立的鉴定方法,筛选出水稻分蘖期耐盐种质。本研究选取具有不同程度耐盐性的26份水稻品种,于2015年和2016年分别在10个和7个盐浓度梯度下,以盐害等级为分蘖期耐盐评价指标,开展水稻分蘖期耐盐性鉴定评价试验。结果表明,在0.5%盐浓度下,处理4～6周后供试种质的盐害等级差异表现为最大,因此认为0.5%盐浓度是水稻分蘖期耐盐性鉴定的最适盐胁迫浓度,盐处理后4～6周是水稻分蘖期盐害等级调查的最佳调查时间。参照国际水稻所提出的水稻分蘖期耐盐性评价标准,本研究对其进行了改进,提出以单株为单位进行水稻分蘖期耐盐性评价方法,利用平均盐害等级评估分蘖期耐盐性。该方法能够方便、准确地评价水稻耐盐性强弱。依据上述确立的水稻分蘖期耐盐性鉴定评价方法,本研究于2017-2019年期间对2886份来自不同生态区域的水稻种质进行分蘖期耐盐性鉴定评价,鉴定筛选出137份耐盐种质,为水稻耐盐遗传机制和育种研究提供资源支撑。     

番茄品种资源芽苗期和幼苗期的耐盐性及耐盐指标评价

对芽苗期和幼苗期番茄耐盐鉴定指标进行检验,明确番茄芽苗期和幼苗期耐盐性的相关性,筛选耐盐的番茄品种资源,以便为耐盐育种和栽培提供材料和方法.试验采用不同浓度的NaCl水溶液人工模拟盐胁迫,以多项指标盐害系数隶属函数值和总隶属函数值为依据,比较了20个番茄品种资源芽苗期和幼苗期的耐盐性及两个时期耐盐性的相关性,并利用单一指标盐害系数隶属函数值和总隶属函数值进行了聚类分类.结果表明:芽苗期和幼苗期番茄耐盐性有所不同,耐盐和中等耐盐材料相同率为53.85%.进行番茄耐盐性筛选时可以把发芽势、发芽率、发芽指数、萌发活力指数、下胚轴长、地上鲜重作为芽苗期耐盐鉴定指标,把地上部鲜重、根鲜重、地上部干重、根干重、壮苗指数、根/冠比作为幼苗期耐盐鉴定指标.     

俄罗斯水稻种质资源的苗期耐盐鉴定

采用在沿海滩涂用海水灌溉的方法,对从俄罗斯引进的104份水稻种质资源进行了苗期耐盐性鉴定。结果表明,随着海水灌溉时间延长,土壤电导率和盐度逐渐增加,水稻受盐害的程度加剧,不同材料之间差异明显。敏感对照日本晴在海水灌溉第9天全部死亡。根据国际水稻所水稻耐盐性9级分级方法进行苗期耐盐性评价,从俄罗斯资源中筛选出1级耐盐材料2份,3级耐盐材料14份,两次重复鉴定结果基本一致。试验结果表明,水稻耐盐性受生态环境影响较大,有必要对引进的资源进行重新筛选和评价。     

人工海水胁迫下芦笋品种耐盐性评价的多元统计分析

利用浓度为25%的人工配制海水对25个芦笋品种进行了芽期和苗期的胁迫处理,调查发芽势、发芽指数、活力指数、胚根长、株高、茎数、茎粗、根鲜质量、根干质量以及根体积等10个农艺性状,以各性状耐盐系数作为衡量耐盐性的指标,利用多元统计分析方法对芦笋品种的耐盐性进行了综合评价。结果表明,调查的10个性状指标在品种间差异显著,因子分析将其集约于3个主因子上,即种子活力因子、根部因子和生长因子,主因子累计贡献率达82.2%。基于品种因子得分值进行聚类分析,25个芦笋品种可分为4类,即耐盐品种、较耐盐品种、中度耐盐品种和盐敏感品种。本研究建立的人工海水胁迫处理鉴定芦笋品种耐盐性的综合评价方法,可为芦笋材料耐盐性鉴定和耐盐育种提供理论参考。     

花生品种耐盐性指标筛选与综合评价

采用盆栽试验,设置不同盐胁迫浓度,通过萌发至幼苗期的出苗速度、植株形态和生物量等指标对200个花生品种(系)进行耐盐性评价.结果表明: 随盐胁迫浓度的增加,花生出苗时间延长,对植株形态建成抑制加重,物质积累减少.鉴定花生品种耐盐性强弱的适宜盐胁迫浓度为0.30%~0.45%.采用隶属函数值法将10个指标归结为平均隶属函数值,根据不同胁迫浓度下各指标与平均隶属函数值之间的相关性大小,植株鲜质量、地上部鲜质量、地下部鲜质量、地下部干质量、株高和主茎高均较大,可作为首选指标,植株干质量、地上部干质量、主根长和出苗速率均较小,可作为辅助指标综合判断品种的耐盐能力.200个品种(系)在不同盐胁迫浓度下均可分成高度耐盐型、耐盐型、盐敏感型和高度盐敏感型4组.随盐胁迫强度加大,耐盐品种数量下降,而盐敏感品种数量上升.部分品种在低、中、高盐胁迫强度下表现出统一性(均耐盐或均敏感);部分品种存在差异性,即低胁迫强度下表现耐盐性而在高胁迫强度下表现盐敏感性.     

水稻耐盐相关动态QTL的加性和上位性与环境互作分析

钠离子(Na⁺)、钾离子(K⁺)含量和Na⁺/K⁺值是影响水稻耐盐性的关键指标。水稻的耐盐性由数量性状位点(QTL)控制,目前在水稻苗期已经鉴定了大量Na⁺、K⁺含量和Na⁺/K⁺的QTL,但在田间生长期鉴定的QTL数量较少。该研究以粳稻‘东农425’和‘长白10’杂交衍生的重组自交系(RIL)群体为材料,对田间试验条件下的盐胁迫和对照进行联合分析,在水稻不同发育时期鉴定Na⁺、K⁺含量和Na⁺/K⁺的发育动态QTL,并采用混合线性模型(MCIM)分析各QTL的加性(A)和上位性(AA)及其与环境的互作效应(QE)。结果表明：(1)盐胁迫条件下,亲本和RIL群体的茎Na⁺含量(SNC)、茎Na⁺/K⁺(SN/K)、叶Na⁺含量(LNC)和叶Na⁺/K⁺(LN/K)在各时期均高于对照,茎K⁺含量(SKC)和叶K⁺含量(LKC)均低于对照,对照条件下双亲性状在大多数时期均无显著差异;盐胁迫下两个亲本的多个性状在不同发育时期存在显著差异,其中,SNC和LKC在4个时期差异显著,SN/K和LN/K在3个时期差异显著,SKC和LNC在2个时期差异显著。(2)采用非条件和条件QTL作图方法,共检测到13个加性QTL和11对上位性QTL,其中包括14个非条件QTL和10个条件QTL;而13个加性QTL中有8个,11对上位性QTL中有7个具有环境互作效应。(3)qSKC5 1在水稻4个发育阶段均被检测到,其在调控水稻耐盐性中发挥着重要作用。SNC、SN/K和LN/K的所有QTL均检测到加性×环境互作效应,2对控制SNC的上位性QTL均检测到上位性×环境互作效应,说明这些性状的QTL对盐环境较为敏感。研究发现,田间生长条件下水稻Na⁺、K⁺含量和Na⁺/K⁺的QTL表达与发育时期密切相关;水稻田间生长条件下耐盐性的遗传非常复杂,在利用分子标记辅助选择(MAS)培育耐盐水稻新材料应该考虑上位性和环境互作效应。     

控制水稻重要农艺性状的QTL在盐胁迫与非胁迫条件下的对比研究

基因型与环境的互作(G×E)对数量性状的影响常常掩盖了遗传因子引起的性状变化. 在盐胁迫环境与非胁迫环境下分别调查了水稻(Oriza sativa L.) 5个重要的农艺性状, 总共检测到24个QTL, 分布在除第9, 11号染色体外的各染色体上. 盐胁迫环境中检出了9个QTL: 千粒重1个; 抽穗期2个; 株高1个; 每穗粒数2个; 有效分蘖3个, 占总数的37.5%; 非胁迫环境中则检出了17个QTL: 千粒重5个; 抽穗期6个; 株高3个; 每穗粒数2个; 有效分蘖1个, 占总数的70.8%; 有两个QTL在两种环境中都检测到, 占总数的8.3%, 它们分别是位于第4染色体上控制抽穗期的QTL和位于第6染色体上控制每穗粒数的QTL. 此外, 还检测出3个包含多个QTL的区间, 它们分别位于第1, 4和8染色体上, 其中第1染色体上RG612分子标记附近检出两个QTL, 在盐胁迫环境与非胁迫环境中分别控制有效分蘖和抽穗期这两个重要的农艺性状, 其加性效应均由来源于JX17的等位基因提供; 第4染色体上的C975-RG449区间检测到2个QTL, qrHD-4c在非协迫环境中控制抽穗期, qrGPP-4s则在胁迫环境中控制每穗粒数; 第8染色体上的RG885-GA408区间检测到3个QTL, 在非胁迫环境下分别控制抽穗期、千粒重、株高3个性状, 在胁迫环境下则未能检测到. 通过对水稻在盐胁迫环境与非胁迫环境下的QTL对比研究, 发现水稻第8染色体上几个控制水稻重要农艺性状的QTL明显受盐胁迫的影响.     

粳稻种质资源苗期耐盐性综合评价与筛选

为鉴定和评价粳稻种质资源苗期耐盐性,利用125 mmol/L NaCl盐胁迫对165份粳稻种质资源进行处理,测定耐盐级别、叶片伤害百分率、苗高、根长、SPAD、地上部鲜重、根鲜重、地上部干重和根干重,计算地上部含水量和除耐盐级别、叶片伤害百分率之外各性状的相对指标。结果表明:耐盐级别与相对苗高、相对SPAD、相对地上部鲜重、相对根鲜重、相对地上部干重、相对根干重、相对植株干重和地上部含水量均呈极显著正相关,与叶片伤害百分率和相对根冠比呈极显著负相关。通过主成分分析将12个评价指标转换为5个主成分,累计贡献率为86.473%,应用隶属函数和权重,获得了客观评价粳稻种质资源苗期耐盐性的综合评价值D。筛选到Bertone、长白26、伊粳12号、宁资629和小琥板稻5个苗期综合耐盐性强的种质。通过聚类分析将165份粳稻种质资源划分为4类,第Ⅰ类群主要由盐敏感种质构成,第Ⅱ类群主要由弱耐盐种质构成,第Ⅲ类群仅包含1份盐敏感种质,为苏选2,第Ⅳ类群是以弱耐盐和耐盐种质为主的混合类群。结合主成分和逐步回归分析,确定耐盐级别、相对根长、相对地上部干重、相对根干重和地上部含水量5个指标可作为粳稻种质资源苗期耐盐性鉴定的重要指标,本研究结果可为耐盐水稻资源筛选及鉴定提供理论依据。     

小麦萌发期抗旱和耐盐性状的QTL分析

该研究以‘山农0431×鲁麦21’RIL群体及其父母本为材料,用20%PEG-6000溶液和100 mmol·L-1 NaCl溶液分别模拟干旱和盐环境,对12个小麦萌发期抗旱耐盐相关性状进行测定,结合已构建的分子标记遗传图谱对小麦萌发期抗旱、耐盐的相关性状进行QTL分析,为小麦抗旱、耐盐基因的克隆和分子标记辅助选择提供参考。结果表明:(1)正常、干旱和盐胁迫3种处理下共检测到143个QTL。检测到相对高频QTL(RHF-QTL)29个,平均贡献率范围为4.39%~13.28%,贡献率在10%以上的主效RHF-QTL有10个。(2)检测到胁迫下特异表达的RHF-QTL共17个,正常处理下特异表达的RHF-QTL为8个,稳定表达的RHF-QTL为4个。(3)QTL分析结果表明,7个RHF-QTL形成了3个QTL簇,且分布在2D、4D和5B等3条染色体上,其中:QC1位于2D染色体的wPt-6847~D-1172783区间,包括3个QTL(QRl-2D.2、QSdw-2D.3、QTdw-2D);QC2位于4D染色体短臂的D-2245724~D-1108531区间,包括2个QTL(QSl-4D、QShl-4D);QC3位于5B染色体的D-982263~S-1083095区间,包括2个QTL(QSl-5B.2、QTdw-5B.1)。     

基于水稻染色体片段代换系的耐盐发芽QTL分析

为了检测水稻种子的耐盐相关数量性状位点,也为耐盐遗传机理的研究提供理论基础,本实验以Koshihikari(受体)和Nona Bokra(供体)为亲本构建的全基因组单片段代换系(154个)作为研究群体,采用培养皿培养,在水稻种子的萌发期进行浓度为1％的盐胁迫,以种子的发芽情况为指标,统计发芽率数据,利用分子标记技术,定位分析水稻种子发芽率耐盐相关性状的QTL.结果显示:共检测到两个盐胁迫发芽相关QTL(qST9-1和qST11-1),其中,qST9-1定位于水稻9号染色体上M9-15引物附近,贡献率为6.94％;qST11-1定位于水稻11号染色体上M11-386引物附近,贡献率为6.86％.初步定位到两个水稻萌发期耐盐性QTL,该结果为进一步进行耐盐基因的精细定位、克隆及功能研究奠定基础,对挖掘耐盐水稻在盐渍化耕地的利用潜力,培育耐盐水稻品种以及耐盐遗传机理的研究具有重要意义.     

水稻苗期耐盐突变体的遗传分析及基因定位

在籼稻品种R401辐射诱变的M2群体中筛选到一个苗期耐盐突变体, 在150 mmol/L的NaCl溶液处理下对照植株枯萎死亡, 而突变体植株依然存活。以粳稻品种Nipponbare(不耐盐)和耐盐突变体作亲本, 构建了一个F2群体, 调查该群体在150 mmol/L的NaCl溶液胁迫下的表现, 发现Nipponbare和耐盐突变体苗期耐盐性的差异受单个主基因控制, 耐盐为隐性, 将该基因暂时命名为SST(t)。利用该F2群体, 采用集团分离分析(Bulked segregant analysis, BSA)法将SST(t)定位在第6染色体上, 进一步对F2群体中137个典型的耐盐单株的分子标记进行分析, 将该基因定位在InDel标记ID26847和ID27253之间, 约2.3 cM (或406 kb)的区间内, 与两标记分别相距1.2 cM和1.1 cM。     

大豆种质资源耐盐性鉴定与研究

通过对793份大豆种质资源进行芽期耐盐性鉴定,以及部分品种进行苗期和全生育期耐盐性鉴定,筛选出芽期、苗期及全生育期耐盐品种117份、41份和35份。其中有3个品种(WDD1812,晋豆23和晋遗38号)在芽期和苗期都表现高耐盐性;1个品种(晋豆23)在芽期、苗期、全生育期都表现高耐盐性。晋豆23还具有高度抗旱、高抗病毒病、耐红蜘蛛等特性,而晋遗38号来源于晋豆23。芽期或苗期耐盐性为一级的品种,如中黄13、新大豆1号、陕豆125、东农46、东大1号、合丰38等,不但具有高耐盐性,而且具有很好的丰产性,有些品种还具有优质和抗逆等优异的农艺性状。本研究筛选到的耐盐品种将为大豆耐盐育种提供优异的种质资源,同时对大豆全生育期耐盐性鉴定的指标和方法的探讨,将为大豆耐盐性鉴定科学方法的建立提供重要信息。     

栽培大豆和野生大豆耐盐性及离子效应的比较

以国际上常用的耐盐大豆（Glycine max L.)品种Lee68为对照,在发芽期和苗期两个阶段,利用发芽指数、指害指数和耐盐系数等指标对一年生具盐腺野生大豆（Glycine soja L.)和部分栽培大豆（Glycine max L.)及某些野生大豆品系或品种的耐盐性进行了比较,讨论了耐盐指标的可行性。从离子效应方面比较了Na^ 和Cl^-对大豆发芽率的影响,并对具盐腺野生大豆的耐盐机理进行了初步分析。结果表明,大豆品种的耐盐性在发芽期和苗期无一致相关性。轻度等渗胁迫下,Na^ 对种子发芽率的抑制作用大于Cl^-,而重度等渗胁迫下则相反。通过减少由根系吸收的Na^ 、Cl^-向叶片的运输,维持叶片中较高含量的K^ ,减轻盐离子毒害,可能是具盐腺野生大事耐盐的主要生理机制之一。     

水稻芽期耐冷性的QTL分析

本研究以98个Nipponbare/Kasalath//Nipponbare回交重组自交家系(backcross-inbred lines,BILs)组成的群体为材料,进行水稻芽期耐冷性数量性状基因座的检测和遗传效应分析.25℃正常条件下水稻发芽7 d,芽长5～10 cm,5℃低温处理10d,之后升温至25℃,缓苗10d,调查活苗率,并以活苗率作为芽期耐冷性的表型值,分析亲本和98个BILs的芽期耐冷性表现.采用Windows QTL Cartographer 1.13a软件的复合区间作图法,共检测到4个苗期耐冷性数量性状基因座(quantative trait locus,QTL),分别位于第3、第7和第12染色体上,命名为qSCT-3-1、qSCT-3-2、qSCT-7和qSCT-12.4个QTL的加性效应分别为11.16、11.14、-8.8和-14.59,可解释表型变异的12.11%,12.66%,6.82%和15.86%.     

转基因ABP9玉米株系的耐盐性分析

旨为分析转基因ABP9玉米的耐盐性,并进一步研究玉米耐盐的分子调控机制。通过对转基因ABP9玉米植株进行PCR、Southern blot和qRT-PCR分析鉴定;采用Hoagland营养液水培法,对转ABP9基因玉米及非转基因对照进行NaCl胁迫处理,分析二者在幼苗期的生理指标和基因表达差异。结果表明,转入的ABP9以单拷贝整合到基因组中,且能较高表达。与非转基因对照相比,转基因玉米幼苗NaCl胁迫下的叶绿素含量、Fv/Fm、渗透调节物质和抗氧化酶活性,以及盐胁迫后恢复过程中的叶片相对含水量均显著提高;而其丙二醛含量、相对电导率均显著降低。转录组测序和qRT-PCR分析显示,一系列盐胁迫应答基因在转基因玉米植株中上调表达。转入ABP9的增强表达提高了转基因玉米的耐盐能力。     

番茄芽期耐盐QTL定位及其效应的初步分析

利用盐敏感番茄栽培种(Solanum lycopersicum)M82与耐盐番茄野生种(Solanum pennellii)LA716构建的渐渗系群体,对芽期耐盐QTL进行定位,并初步分析QTL遗传效应和互作效应.结果表明,分布在1、2、4、5、6、8、12等7条染色体上的10个QTL(Stq1、Stq2a、Stq2b、Stq2c、Stq4、Stq5、Stq6、Stq8a、Stq8b和Stq12)影响番茄芽期的耐盐性,这些QTL均来自耐盐野生种LA716.在盐胁迫条件下,它们较M82的发芽指数减少21.52%～36.22%.QTL遗传效应分析表明,有4个QTL(Stq1、Stq2c、Stq5和Stq8b)表现明显的显性效应,其余6个QTL(Stq2a、Stq2b、Stq4、Stq6、Stq8a和Stq12)均表现隐性效应,呈现典型的QTL互作小于加性的效应.实验结果为进一步精细定位和克隆番茄芽期耐盐基因以及番茄耐盐育种奠定了良好的基础.     

俄罗斯水稻种质资源的苗期耐盐鉴定

采用在沿海滩涂用海水灌溉的方法,对从俄罗斯引进的104份水稻种质资源进行了苗期耐盐性鉴定.结果表明,随着海水灌溉时间延长,土壤电导率和盐度逐渐增加,水稻受盐害的程度加剧,不同材料之间差异明显.敏感对照日本晴在海水灌溉第9天全部死亡.根据国际水稻所水稻耐盐性9级分级方法进行苗期耐盐性评价,从俄罗斯资源中筛选出1级耐盐材料2份, 3级耐盐材料14份,两次重复鉴定结果基本一致.试验结果表明,水稻耐盐性受生态环境影响较大,有必要对引进的资源进行重新筛选和评价.     

水稻全生育期耐盐性鉴定评价方法研究北大核心CSCD

土壤盐渍化是危害水稻生产的重要非生物胁迫因素,而遗传改良是提高水稻耐盐性的有效途径之一。全生育期耐盐性是对水稻各生育时期耐盐性的综合反映。科学、准确、高效的水稻全生育期耐盐性鉴定评价方法是水稻耐盐遗传改良必要条件,也是正确判别水稻种质耐盐真实性的关键所在。本研究挑选19份不同耐盐性水稻种质作为研究材料,在正常环境和0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、0.6%、0.7%盐处理浓度下,调查11个农艺性状并计算其耐盐系数,运用品种间四分位差法分析,明确水稻全生育期耐盐性鉴定最适浓度。品种间四分位差最大的盐浓度被认为是盐处理最佳浓度;综合多种多元统计分析方法,包括主成分分析、隶属函数分析、回归分析、聚类分析,对水稻全生育期耐盐性鉴定合理评价方法进行探索。结果表明,0.3%盐胁迫浓度下多数性状耐盐系数品种间四分位差最大,0.3%盐胁迫浓度是水稻全生育期耐盐性鉴定最适浓度。主成分分析结果表明,11个农艺性状的耐盐系数可简化为3个主成分。利用主成分贡献率和隶属函数分析,可进一步将3个主成分值简化为水稻耐盐性综合评价指标D值。D值能够简便、准确的评价水稻种质的耐盐性。本研究还利用逐步回归分析,建立D值与11个农艺性状耐盐系数最优线性回归方程:D=-0.365+0.647PL+0.152GP+0.274TW。从该方程可知穗长、穗粒数和总干物重耐盐系数是影响D值的关键指标。利用回归分析建立的模型,可准确完成对D值预测。本研究利用聚类分析,将19份水稻种质耐盐性划分为5个等级,对应于水稻5个耐盐等级划分,即极强、强、中、弱、极弱,可作为其他水稻种质耐盐性评价重要参考。     

小麦芽期和苗期耐盐性综合评价

土壤盐渍化严重影响小麦生产,提高小麦耐盐性是应对土壤盐渍化的主要途径之一,耐盐种质资源是耐盐性遗传改良的材料基础。本研究以小麦为材料,筛选芽期和苗期耐盐性鉴定评价的适宜Na Cl浓度,明确了小麦芽期耐盐性鉴定的最适Na Cl溶液浓度为1.2%,苗期耐盐性鉴定的最适土壤Na Cl浓度为0.8%。用该盐浓度胁迫处理321份小麦材料,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。