小麦新品种小偃60耐盐相关的遗传基础研究

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小麦是世界上最重要的粮食作物之一,探究小麦耐盐性的遗传基础,对培育耐盐小麦品种、解决未来面临的粮食问题具有重要意义。本研究通过构建中麦175与耐盐小麦新品种小偃60的重组自交系群体,利用小麦55K SNP芯片构建其遗传连锁图谱,并结合RILs群体耐盐相关表型数据,定位了小麦苗期和成株期耐盐相关的QTL。其中,加性效应来源于小偃60的QTL共79个,位于多条染色体上,是小偃60耐盐的遗传基础。本研究还利用RNA-Seq技术分析了两个品种苗期三个组织部位在转录水平上对盐胁迫的响应。通过富集分析发现,较强的光合系统和茉莉酸信号调控能力可能对小偃60的苗期耐盐性具有重要作用。将QTL区间内包含的基因与RNA-Seq获得的DEGs进行比较分析,筛选到了一些重要的候选基因。具体结果如下:  本研究构建了一个包括350个株系的重组自交系群体(F7),并利用小麦55KSNP芯片构建了该群体的遗传连锁图谱。该图谱总长度为3239.73厘摩(cM),包括15957个SNP标记(相当于2426个有效标记)。其中,染色体的平均长度是154.27cM,有效标记的平均密度为1.50cM。  对小麦苗期耐盐相关性状的定位分析发现,根系相关的QTL几乎都位于2A染色体30.5-37.5cM和2B染色体0-4cM区间内,并且其加性效应均来自小偃60,其中2B染色体上的QRl-2B效应最大,达到33.07%-52.88%,主根表面积位点QMrsa-5D只在盐处理条件下检测到,这些位点应该是小偃60根系发达的遗传基础。与SPAD值相关的位点QSpad-1A在盐处理条件下可以被重复检测到,它可能是小偃60在盐处理后老叶持绿的遗传基础。  成株期重复检测到的QTL中有20个的加性效应来源于小偃60。其中,12个QTL与千粒重或籽粒长、宽相关,1个与收获指数相关。只在高盐条件下检测到的28个QTL中,有16个的效应来自小偃60。其中,3D和4B染色体上的位点与单株产量和籽粒性状相关。此外,位于2A、2D、3D、4B、5B和5D染色体上的多个QTL同时在苗期和成株期检测到,并且其加性效应很多来源于小偃60,这些位点可能是小偃60耐盐性重要的遗传基础。  本研究对小偃60和中麦175苗期对照和盐处理条件下的3个组织共12个样品进行了RNA-Seq分析。盐胁迫后,小偃60显著富集到与不饱和脂肪酸代谢相关的代谢通路,而中麦175富集到的则与光合作用和能量代谢相关。与地上部不同,两个品种根部最显著富集的KEGG通路均为“葡糖异硫氰酸盐合成”。小偃60与中麦175相比,盐处理后光合作用相关的基因变化较少,JA合成及其信号通路中的差异表达基因均上调表达,且JA的本底含量较高。据此推测,较强的光合系统和茉莉酸信号调控能力可能使得小偃60的苗期耐盐性更强。  通过与小麦基因组序列比对,将苗期QTL区间内包含的基因与RNA-Seq筛选到的DEGs进行比较分析,筛选到一些与逆境胁迫、JA信号通路和光合作用相关的基因,为小麦耐盐基因的精细定位和克隆奠定了重要基础。
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