【摘要】：棉花是一種重要的纖維作物,具有為工業(yè)提供潤滑劑、為土壤提供有機(jī)質(zhì)、為牲畜提供飼料、為人類提供許多基本生活必需品等特點。棉花具有一定耐鹽性,然而,土壤中的鹽分過高(超過棉花生長的最適鹽濃度)仍然會對棉花的生長發(fā)育產(chǎn)生不利影響,甚至最終導(dǎo)致死亡。這些不良反應(yīng)可以通過測量不同生長階段的形態(tài)學(xué)、生理學(xué)和生化指標(biāo)來衡量。抗鹽性/耐鹽性的喪失主要是由于棉花的遺傳基礎(chǔ)狹窄造成的,因此迫切需要從野生棉基因庫中挖掘有價值的耐鹽基因。上述目標(biāo)可在DNA分子標(biāo)記技術(shù)的輔助下得以實現(xiàn)。鑒定與耐鹽性有關(guān)的QTLs,無疑可以促進(jìn)棉花耐鹽材料的創(chuàng)制。本研究的主要目的是:(1)篩選耐鹽種質(zhì)材料,(2)定位與耐鹽性狀相關(guān)的QTLs,(3)篩選鑒定與耐鹽性相關(guān)的候選基因。為實現(xiàn)上述研究目標(biāo),本研究以魯棉研28(LYM-28,P1)和新陸早24(XLZ-24,P2)分別為母本和父本構(gòu)建的重組近交系群體作為研究材料。第一組試驗中,對上述材料采用沙培法進(jìn)行耐鹽性鑒定;以濃度分別為75、100、125、150和175mM的NaCl溶液處理的砂培中進(jìn)行發(fā)芽試驗,根據(jù)發(fā)芽率的測定結(jié)果確定125 mM為最適NaCl處理。為了進(jìn)一步驗證上述結(jié)果和了解高濃度NaCl(150mm)的處理效應(yīng),處理后的材料在沙培和水培中培養(yǎng)兩周。結(jié)果表明,不同材料的耐鹽性存在顯著差異,并最終篩選得到21份耐鹽材料。利用共包含4851個標(biāo)記位點,覆蓋陸地棉全基因組2477.99 cM的連鎖圖譜,采用Windows QTL Cartographer 2.5的復(fù)合區(qū)間作圖法,對16個與耐鹽性相關(guān)的表型性狀進(jìn)行QTL分析。在鹽脅迫條件下共鑒定出262個QTL,其中61個為共用QTL,201個新QTL。262個QTL分別分布在24條染色體上,有198個QTL形成了55個QTL簇。共檢測到10個穩(wěn)定的QTL,至少在兩個環(huán)境中被穩(wěn)定檢測到,解釋2.28~7.54%的表型變異。其中1個已發(fā)表,9個QTL是新的;6個與種子的萌發(fā)有關(guān),4個與葉片鮮重及冠部鮮重有關(guān)。大多數(shù)QTLs表現(xiàn)為負(fù)加性效應(yīng),表明大多數(shù)耐鹽基因來源于耐鹽親本新陸早24。通過在線轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)檢測,在916個基因中,21個基因在對照和脅迫條件下的根部、莖部和葉片的表達(dá)差異非常顯著。其中,3個基因上調(diào)表達(dá),1個基因下調(diào)表達(dá),17個基因在不同的處理中存在差異表達(dá)。候選基因鑒定和GO分析表明,參與離子結(jié)合、離子轉(zhuǎn)運(yùn)、離子轉(zhuǎn)移酶、防御反應(yīng)和離子穩(wěn)態(tài)的基因可能在提高棉花的耐鹽性中發(fā)揮重要作用。此外,還鑒定出28基因,據(jù)已發(fā)表文獻(xiàn)表明其分別與茄屬植物、擬南芥和水稻的耐鹽性相關(guān)。上述研究結(jié)果表明,本研究鑒定的QTL將為日后利用分子標(biāo)記輔助選擇策略改良棉花品種的耐鹽性提供了新的耐鹽材料。
【學(xué)位授予單位】：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：S562


本文編號：2800103