大豆苗期耐盐基因GmSALT3标记开发利用及出苗期耐盐QTL发掘

发布时间：2020-04-01 00:32

【摘要】：土壤盐渍化是影响农业生产的重要问题,培育耐盐大豆(Glycine max)对于大豆主产区盐渍化土壤的利用具有重要意义。本研究利用大豆苗期耐盐基因GmSALT3的变异信息,开发功能标记,分析不同基因型在我国大豆育成品种中的利用情况;建立大豆出苗期耐盐种质的筛选方法,并进行耐盐数量性状基因位点(Quantitative trait loci,QTL)挖掘研究,为耐盐大豆种质筛选及新品种培育提供基础材料和分子标记。主要结果如下:1、大豆苗期耐盐基因GmSALT3功能标记开发与利用前期研究发现苗期耐盐基因GmSALT3在我国栽培大豆中存在5种不同的单倍型,其中H1为耐盐单倍型,H2-H5为盐敏感单倍型,利用这5种单倍型变异特点开发了5个可准确区分不同变异的分子标记。其中,插入缺失(Insertion and deletion,Indel)标记Pro-Ins用于区分H1、H2与H3-H5单倍型;H2-Ins和H5-4Del可分别将H2、H5与其他单倍型区分开来。酶切扩增多态性序列(Cleaved amplified polymorphic sequence,CAPS)标记H3-MboII、H4-NlaIII可分别将H3、H4与其他单倍型区分开。仅利用Indel标记Pro-Ins和H2-Ins就能区分苗期耐盐与盐敏感大豆品种。在706个育成品种中检测到5种单倍型,其中,在南方生态区(Southern ecoregion,SR)检测到4种,在黄淮生态区(Huanghuaihai ecoregion,HHR)和北方生态区(Northern ecoregions,NR)均检测到5种单倍型。单倍型频率变化表明,自20世纪70年代以来,耐盐单倍型H1在NR生态区育成大豆品种中比例逐渐降低,在HHR生态区中增加,而盐敏感单倍型H2在NR和HHR生态区大豆品种中比例增加。耐盐单倍型H1和盐敏感H2在NR生态区中占比较大,而H1是HHR生态区中的主要单倍型,敏感单倍型H5在SR生态区占比较大,盐敏感单倍型H4仅在NR生态区中检测到。对536份大豆新品系进行分析发现,186个耐盐品系为H1单倍型,350个盐敏感品系中包括2份H1类型,220个H2类型,127个H5类型和1个H3类型。分子标记对耐盐、盐敏感品系的鉴定效率分别为98.9%和100%。说明不同生态区对GmSALT3单倍型的偏好性不同。这些结果表明,GmSALT3基因在我国大豆育种过程中受到选择,利用该基因变异开发的分子标记在耐盐大豆育种中具有很大的应用潜力。2、大豆出苗期耐盐性鉴定方法建立及耐盐种质筛选以中黄35(ZH35)、中黄39(ZH39)、Williams82(W82)、铁丰8号(TF8)、Peking(Pek)和NY27-38为供试材料,以蛭石为培养基质,设0、100和150 mmol L~(-1) NaCl共3种处理,旨在建立大豆出苗期耐盐性鉴定指标和评价方法。与对照相比,100 mmol L~-11 NaCl处理15 d后,6份种质出苗正常且生长发育良好;150 mmol L~(-1) NaCl处理15 d显著降低大豆的成苗率(SR)、株高(H)、地上部鲜重(FWS)、根鲜重(FWR)、地上部干重(DWS)和根干重(DWR),并且不同材料间差异显著。采用的耐盐指数(Salt Tolerance Index,SI)法与耐盐系数(Salt Tolerance Coefficient,ST)法对6份种质耐盐性评价结果显著相关。耐盐指数法对植株无损伤、不用种植对照,节约人力物力,适用于大豆种质资源的快速筛选。因此,确定以150 mmol L~(-1) NaCl作为出苗期耐盐资源筛选浓度,以耐盐指数作为评价指标。对77份大豆种质进行鉴定,获得出苗期高度耐盐大豆(1级)19份、耐盐大豆(2级)21份,其中23份苗期也高度耐盐(1级)。大豆出苗期耐盐性鉴定评价的简便方法对耐盐大豆种质资源的高效鉴定和耐盐大豆新品种培育具有重要意义。3、大豆出苗期耐盐性相关QTL位点发掘利用耐盐栽培大豆中黄39与盐敏感野生大豆(Glycine soja)NY27-38杂交后代衍生的142个F_7家系组建群体,构建含有202个简单重复序列(Simple sequence repeats,SSR)标记的遗传连锁图谱,该图谱全长2350.79 cM,标记平均间距为12.56 cM。利用完备区间作图法,定位到2个大豆出苗期耐盐性QTL,分别位于6号和14号染色体,LOD值为2.21-18.27,可解释2.06%-21.01%的表型变异。这些QTL位点的发掘为出苗期耐盐基因的克隆奠定了基础。
【图文】：

13图 2.2 中国大豆品种的 GmSALT3 等位基因特征Figure 2.2 GmSALT3 allele characterization in Chinese soybean varieties种间单倍型的分布；b：中国大豆育种 60 年来北方生态区（NR）单倍型的频率变化；c：中国大豆育单倍型的频率变化。因仅 5 个栽培种为单倍型 H3，该单倍型的分布未展示。 haplotypes among varieties from different eco-regions; b: frequency changes of haplotypes in the Northern ese soybean breeding; c: frequency changes of haplotypes in theHuanghuaihai ecoregion (HHR) over 60 years tribution of H3 is not shown because only five cultivars contained this haplotype.记的选择效率分析证基因型-表型的相关性，，利用开发的 5 个标记对参加 2013-2017 年国家大成品系进行基因型鉴定。结果显示（图 2.3），在育种品系中检测到 4 种单

硕士学位论文 第二章 大豆苗期耐盐基因 GmSALT H5，35.1％为 H1，41.0％为 H2，仅有一个来自 SR 生态区的品系为最主要的单倍型（73.3％），H5 仅占 7.6％。在 HHR 生态区中，H％。H5（56.7％）和 H1（41.3％）是 SR 生态区中存在最多的两种单 生态区中 H1 单倍型和 NR 生态区中 H2 单倍型的频率要高得多。这，不同生态区域中耐盐基因单倍型受到了人工定向选择，但原因仍
【学位授予单位】：中国农业科学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S565.1

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本文编号：2609784