高粱耐盐相关性状全基因组关联分析

作     者：郭冰玲 

作者单位：烟台大学 

学位级别：硕士

导师姓名：陈世华;张华文

授予年度：2024年

学科分类：09[农学] 0901[农学-作物学] 

主      题：耐盐性 萌发期 苗期 全基因组关联分析 

摘      要：高粱是我国的五大谷物之一,有着较强的耐涝、耐盐碱等特性。在盐渍土上种植高粱不仅可以改善盐渍土和生态环境,还可以为我国粮食发展贡献力量。本研究对177份高粱种质进行萌发期和苗期耐盐性筛选和鉴定,并结合重测序获得773801个高质量SNP位点,进行GWAS检测高粱萌发期和苗期耐盐性状显著相关位点,筛选可能与耐盐性相关的候选基因,解析高粱萌发期和苗期的耐盐性遗传机制,对加强高粱种质资源的耐盐评价和鉴定、挖掘优异的基因资源具有重要的理论和现实意义。本研究主要结论如下: (1)适宜盐浓度筛选:从177份高粱种质中随机挑选7份种质,分别是G021、G052、G066、G113、G133、G139、G170,对其耐盐性状进行显著性分析,发现高粱萌发期和苗期盐胁迫最适盐浓度分别为150 mmol/L和100 mmol/L。 (2)表型性状分析:对不同高粱种质萌发期和苗期分别进行最适盐浓度胁迫,表型数据分析发现不同高粱种质萌发期和苗期表型数据丰富且2个时期耐盐性状都符合正态分布。 (3)相关性和主成分分析:相关性分析结果表明2个时期的耐盐性状大多数都呈现极显著相关,耐盐性状之间关联密切。2个时期的主成分分析结果显示:高粱萌发期3个主成分分别反映芽部生长、萌发能力、根部生长状况,芽干重、发芽率和根长作为筛选和鉴定高粱萌发期的主要表型性状。苗期3个主成分分别反映着根部生长、叶部生长、根面积状况,根干重、根表面积、叶绿素含量和根直径作为筛选和鉴定高粱苗期的主要表型性状。 (4)耐盐性综合评价:通过隶属数学函数计算综合评价D值,得出高粱萌发期耐盐性最强的是G055、G077、G062、G049、G050,苗期耐盐性最强的是G142、G153、G085、G155、G149。通过聚类分析,将萌发期和苗期177份高粱种质资源进行聚类分析,分为高度耐盐型、耐盐型、中度耐盐型、盐敏感型、高度盐敏感型,并发现高粱种质萌发期和苗期耐盐性不一致。 (5)耐盐性状GWAS:利用MLM对高粱萌发期9个耐盐性状和苗期10个耐盐性状进行GWAS,共检测到321个显著相关的SNP位点,其中高粱萌发期共有135个显著相关的SNP位点,高粱苗期共有186个显著相关的SNP位点。找到多个显著相关的SNP位点在多个表型性状相对值中的表达,发现高粱2个时期的耐盐性基因表达方式不同。 (6)耐盐候选基因筛选:高粱萌发期和苗期共获得21个可能与耐盐性相关的候选基因,其中萌发期共8个,苗期共13个。