具有固氮和耐酸特性甘蔗属野生割手密的筛选与鉴定

作     者：梁宏卫 PRAKASH LAKSHMANAN 刘晓燕 黄柯钧 颜睿 罗霆 LIANG Hong-wei;Prakash Lakshmanan;LIU Xiao-yan;HUANG Ke-jun;YAN Rui;LUO Ting

作者机构：广西农业科学院甘蔗研究所/广西甘蔗遗传改良重点实验室/农业农村部广西甘蔗生物技术与遗传改良重点实验室南宁530007 广西博庆食品有限公司广西宜州546300 

出 版 物：《西南农业学报》 (Southwest China Journal of Agricultural Sciences)

年 卷 期：2022年第35卷第12期

页      面：2700-2707页

学科分类：09[农学] 0901[农学-作物学] 

基　　金：国家自然科学基金项目(32001484) 广西重点研发计划项目(2021AB19026) 广西重点实验室建设项目(20-065-24-K-04-02) 

主　　题：甘蔗 野生割手密 固氮 耐酸 鉴定 筛选 

摘      要：【目的】开展甘蔗属野生割手密种质资源农艺性状和固氮能力评价鉴定,筛选兼具固氮和耐酸特性的特异种质,为我国甘蔗属野生割手密种质资源创新和品种选育提供参考依据。【方法】以33份甘蔗属野生割手密种质为试验材料,采用相关分析、聚类分析和基因组克隆等方法,测定其株高、总茎数、锤度、干物率和固氮酶活性,克隆其内生固氮菌nifH基因,分析其固氮酶活性及酸胁迫下的根重和根系活力等指标,筛选出综合性状优良的固氮割手密材料,最终鉴定出兼具固氮和耐酸特性的割手密种质。【结果】参试割手密种质遗传多样性丰富,株高、总茎数、锤度、干物率和固氮酶活性的平均变异系数分别为31.73%、37.22%、40.69%、6.77%和59.22%,其中固氮酶活性的变异最大,说明这些割手密种质中存在固氮能力变异丰富的类型。相关分析结果表明,干物率与锤度、固氮酶活性与总茎数呈显著正相关(P0.05,下同),干物率与总茎数呈显著负相关。聚类分析结果表明,在欧式距离8.51处可将33份割手密种质划分为4个类群,聚类结果与种质本身特性具有一定的一致性,其中,第4类群中的6份割手密种质为多茎的高固氮组合,第3类群的4份割手密种质均具有植株矮小和干物率低的特点;根据地域来源对33份割手密种质不能明显聚类,但具有较多相同性状特征的种质能聚在一起,说明割手密种质的表型和固氮能力在长期演化和自然选择过程中发生了显著变化。在种质GSM177和GSM03体内克隆到大量具有固氮基因nifH的固氮菌,进一步证实GSM177和GSM03是固氮型割手密种质。耐酸筛选试验结果表明,种质GSM177和GSM03对酸性土壤的耐受程度存在明显差异,其中,种质GSM177较能耐受酸性土壤环境,GSM03是典型的酸敏感型割手密种质。【结论】GSM177是兼具固氮和耐酸特性且综合性状优良的甘蔗属野生割手密种质资源,可在固氮和耐酸甘蔗品种选育中利用。