玉米RIL芽苗期耐盐碱QTL定位

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随着全球人口的不断增长,土地盐碱化与水土流失和大气的污染一样,已经成为摆在人类面前的环境问题之一。据资料显示,全世界盐碱土地面积约为10亿hm2,其中盐碱化的耕地约占总耕地的20%,而我国有盐碱地区2.7×107hm2,其中7×106hm2为农田,潜在盐碱地面积1733万hm2。而且面积还有不断扩大的趋势,土地盐碱化已经成为相当严重的环境问题之一,也是影响作物产量和品质的主要逆境之一。我国的盐碱化土壤按所含盐分不同,分为以氯化钠和硫酸钠等中性盐为主的盐土与以碳酸钠等碱性盐为主的碱性土。如何解决合理利用盐碱化土壤是当前研究人员研究的热点之一。选育耐盐碱的品种是有效合理利用盐碱土地的一条主要途径。玉米是重要的粮饲作物和工业原料,随着人口的不断增长,对玉米的需求也在增大,提高玉米总产量迫在眉睫。众多研究表明玉米对盐碱中度敏感,与其他农作物相比具有一定的耐受性。但目前,对玉米的耐盐碱尚没有一个统一的评价体系,因此,研究玉米耐盐碱生理机制,构建玉米耐盐碱鉴定体系意义重大。芽苗期是玉米耐盐碱鉴定的一个非常重要的时期,而在芽苗期,当不同基因型的品系在盐碱环境下,最直观的表现就是芽长和根长会有不同的变化。盐碱环境下,土壤溶液水势大大降低,就会造成根系吸水困难,严重的甚至不能吸水或向外排水,使植物组织脱水,影响植物正常的新陈代谢。本研究通过一定浓度的氯化钠和碳酸钠蛭石基石模拟盐碱胁迫环境,选择胚芽长、胚根长作为芽苗期重要性状指标,对本课题组构筑的RIL群体进行耐受盐碱性评价。本次研究选用RA和M5P杂交,构建的RIL-6为构图群体,以RIL-6及两亲本为盐、碱、正常三种环境下性状的评价群体,在此基础上通过Window QTL Cartographer复合区间作图法(CIM)对所测性状进行QTL初步定位分析。研究结果如下:1、对盐环境下相对胚芽长、相对胚根长,碱环境下相对胚芽长、相对胚根长,对照处理下胚芽长、胚根长数据在EXCEL中简单处理,进行数据正态分布检验,结果显示:六个性状均基本符合正态分布。因此,四个性状均适合于QTL作图研究。2、对六个芽苗期性状进行相关性分析,结果显示:除了盐相对胚芽长和碱相对胚根长、碱相对胚根长和对照胚芽长、碱相对胚根长和对照胚根长未达显著外,其余的性状都达显著相关,其中除盐相对胚芽长和对照胚根长、碱相对胚根长和对照胚根长是显著,其余都达极显著相关。3、对RIL群体248个株系的132个SSR差异位点进行分析,运用Mapmaker3.0构建了一张拟合122个SSR位点,覆盖玉米全基因组10个连锁群的SSR分子标记遗传图谱,遗传图谱全长共1511.60cM,标记间平均间距12.39cM。4、运用Window QTL Cartographer V2.5采用复合区间(CIM)作图法对本次试验性状进行QTL分析,共检测出10个QTL.盐环境下检测出一个位于1号染色体的QTL控制相对胚芽长,控制相对胚根长的一个QTL位于7号染色体,可解释的表型变异6.05-7.50%;碱环境下检测出一个位于1号染色体的QTL控制相对胚芽长,控制相对胚根长的两个QTL都位于3号染色体bin3.07区域,可解释的表型变异3.96-10.20%;正常对照环境下检测出一个位于10号染色体的QTL控制芽苗期胚芽长,控制芽苗期胚根长的4个QTL分别位于1、2、6、8号染色体,可解释的表型变异4.05-6.06%。5、通过对玉米苗期盐、碱和干旱分子标记的比较分析,分析发现控制两者性状的QTL染色体位置有很多相似之处。本研究与前人的抗旱QTL定位结果对比中,在染色体区域binl.03、bin3.07都定位到相关QTL。本次研究选择的性状较为直观,选择最直观的表型变化率作为玉米对盐碱的抗性指标,在一定程度上反映了玉米对盐碱逆境的耐受性。本次分子实验是对控制玉米耐盐碱的QTL的初步定位,以期为进一步的玉米耐盐碱QTL的精细定位及基因的克隆和分子标记辅助选择(MAS)提供参考。
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