陆地棉耐盐性的QTL定位和候选基因鉴定

发布时间：2020-08-22 01:38

【摘要】：棉花是一种重要的纤维作物,具有为工业提供润滑剂、为土壤提供有机质、为牲畜提供饲料、为人类提供许多基本生活必需品等特点。棉花具有一定耐盐性,然而,土壤中的盐分过高(超过棉花生长的最适盐浓度)仍然会对棉花的生长发育产生不利影响,甚至最终导致死亡。这些不良反应可以通过测量不同生长阶段的形态学、生理学和生化指标来衡量。抗盐性/耐盐性的丧失主要是由于棉花的遗传基础狭窄造成的,因此迫切需要从野生棉基因库中挖掘有价值的耐盐基因。上述目标可在DNA分子标记技术的辅助下得以实现。鉴定与耐盐性有关的QTLs,无疑可以促进棉花耐盐材料的创制。本研究的主要目的是:(1)筛选耐盐种质材料,(2)定位与耐盐性状相关的QTLs,(3)筛选鉴定与耐盐性相关的候选基因。为实现上述研究目标,本研究以鲁棉研28(LYM-28,P1)和新陆早24(XLZ-24,P2)分别为母本和父本构建的重组近交系群体作为研究材料。第一组试验中,对上述材料采用沙培法进行耐盐性鉴定;以浓度分别为75、100、125、150和175mM的NaCl溶液处理的砂培中进行发芽试验,根据发芽率的测定结果确定125 mM为最适NaCl处理。为了进一步验证上述结果和了解高浓度NaCl(150mm)的处理效应,处理后的材料在沙培和水培中培养两周。结果表明,不同材料的耐盐性存在显著差异,并最终筛选得到21份耐盐材料。利用共包含4851个标记位点,覆盖陆地棉全基因组2477.99 cM的连锁图谱,采用Windows QTL Cartographer 2.5的复合区间作图法,对16个与耐盐性相关的表型性状进行QTL分析。在盐胁迫条件下共鉴定出262个QTL,其中61个为共用QTL,201个新QTL。262个QTL分别分布在24条染色体上,有198个QTL形成了55个QTL簇。共检测到10个稳定的QTL,至少在两个环境中被稳定检测到,解释2.28~7.54%的表型变异。其中1个已发表,9个QTL是新的;6个与种子的萌发有关,4个与叶片鲜重及冠部鲜重有关。大多数QTLs表现为负加性效应,表明大多数耐盐基因来源于耐盐亲本新陆早24。通过在线转录组数据检测,在916个基因中,21个基因在对照和胁迫条件下的根部、茎部和叶片的表达差异非常显著。其中,3个基因上调表达,1个基因下调表达,17个基因在不同的处理中存在差异表达。候选基因鉴定和GO分析表明,参与离子结合、离子转运、离子转移酶、防御反应和离子稳态的基因可能在提高棉花的耐盐性中发挥重要作用。此外,还鉴定出28基因,据已发表文献表明其分别与茄属植物、拟南芥和水稻的耐盐性相关。上述研究结果表明,本研究鉴定的QTL将为日后利用分子标记辅助选择策略改良棉花品种的耐盐性提供了新的耐盐材料。
【学位授予单位】：中国农业科学院
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S562


本文编号：2800103