水稻耐盐种质资源的筛选及耐盐基因的全基因组关联分析

作     者：蒋秋情 

作者单位：扬州大学 

学位级别：硕士

导师姓名：陈刚

授予年度：2019年

学科分类：09[农学] 0901[农学-作物学] 

主      题：水稻 耐盐性 筛选 全基因组关联分析 耐盐机理 

摘      要：随着土壤盐渍化面积越来越大,人口数量越来越多,为解决人口增长带来的粮食短缺问题,对盐碱地的开发利用也越来越受到关注。水稻作为全球主要粮食作物之一,且本身具有一定的耐盐性,因此培育出耐盐碱的优良水稻品种是开发利用盐碱地的重要途径之一。本研究以全国各地以及韩国、日本的193份水稻种质为材料,对其萌发期、苗期和生殖生长期进行耐盐性筛选,并利用全基因组关联分析初步定位与耐盐性相关的染色体区域,且通过测定部分对照品种生殖生长期的生理指标来探究其耐盐生理机理,为进一步挖掘水稻耐盐基因,完善水稻耐盐机理,建立耐盐水稻栽培技术体系提供理论基础。本研究结果主要有:1.所有水稻品种在萌发期时用1.2%NaCl溶液进行盐处理后发芽时间延迟,且发芽率降低。盐处理第8 d时发芽率基本达到平稳,因此利用第8 d相对发芽率计算出相对盐害率,最终筛选出了 16个耐盐性较强的品种。2.利用0.8%的NaCl溶液在水稻三叶一心时进行盐处理,随着盐处理时间的增加,水稻幼苗的叶绿素含量逐渐减少,平均死叶率逐渐升高。盐处理第6 d时,大多数不耐盐的水稻品种均已死亡,盐处理第8 d时,盐处理组水稻幼苗鲜重显著低于清水对照组,相对株高虽有下降,但无规律性,并且干重和根冠比与其他指标相关性均较低。因此最后根据叶绿素含量、平均死叶率、死亡率和鲜重进行耐盐种质筛选,有15个品种在苗期表现出较高的耐盐性,其中有1个品种矮浙九选在萌发期和苗期均表现出耐盐性。3.在水稻刚开始孕穗时用0.5%的NaCl溶液进行盐处理,在盐处理后第7 d、14 d和21 d时测定了水稻叶片的叶绿素含量和平均死叶率,并在14 d时取水稻倒三叶烘干测定Na+、K+含量,最后水稻成熟时测量穗长和结实率。综合以上所有指标筛选出来19个耐盐品种,其中有4个品种与萌发期筛选品种一致,即西龙1-16、油六稻、七丝早3和中育1号,但与苗期没有相同耐盐品种。4.在萌发期利用第4 d和6 d发芽率与相应的SNP标记进行全基因组关联分析,在第1和8号染色体均检测到与耐盐性显著相关的染色体区域;苗期利用第4d和6 d的叶绿素含量和平均死叶率进行全基因组关联分析,在1、6、7和12号染色体上均检测到一个共同的染色体区域,在对6 d和8 d死亡率分析时,只在1和6号染色体上检测到重复染色体区域,但在7号和12号染色体上检测到的区域与前面两个指标重复;生殖生长期时利用7d和14d叶绿素含量和平均死叶率进行全基因组关联分析时只在10号染色体上检测到一个共同区域。5.通过对6个水稻品种生殖生长期可溶性糖、脯氨酸、丙二醛含量及抗氧化酶(SOD、CAT、POD)活性和根、茎、叶中Na、K元素含量的测定,发现水稻耐盐性主要与叶片中可溶性糖的含量的维持,脯氨酸含量的升高以及抗氧化酶活性的保持有关,并且发现耐盐品种能有效地阻止Na+从根部运送到叶片,并且从根部选择性运输K+至叶片的能力更强。