粳稻芽期耐盐碱性关联分析

摘要

近年来，土壤盐碱化已经成为阻碍作物高产、威胁粮食安全的主要因素。水稻芽期耐盐碱性直接影响盐碱土地区水稻直播的成苗率及最终的产量。因此，研究水稻芽期耐盐碱机制，发掘耐盐碱基因及耐盐碱载体材料，对减轻水稻盐碱害和提高盐碱土生产力均具有重要意义。关联分析是植物基因组学研究的热点之一，国内外采用关联分析的方法对水稻耐盐碱相关性状的QTL进行了广泛的研究，但大部分研究以NaCl或Na2CO3水溶液来模拟盐碱环境，而忽略了盐碱土中的主要成分NaHCO3。所以，在NaHCO3水溶液和苏打盐碱土胁迫下研究粳稻芽期的耐盐碱性对盐碱土直播稻区更有实际意义。
　　本研究以176份粳稻种质资源组成的自然群体为试验材料，在NaHCO3水溶液和苏打盐碱土胁迫下对粳稻芽期耐盐碱性进行了鉴定，同时利用154对SSR位点进行关联分析，并进一步挖掘优异等位变异及相应的载体材料，以期为粳稻耐盐碱性分子标记辅助育种和耐盐碱性种质创新提供理论依据。本文主要结果如下:
　　1.通过对NaHCO3水溶液胁迫下7天和12天的相对苗高、相对根数和相对根长等3个性状的测定表明，3个性状的变异范围都比较大，其中胁迫7天的相对根数变异范围最大;对苏打盐碱土胁迫下13天和18天的地上部Na+浓度、K+浓度、Na+/K+以及18天的盐碱害级别进行了分析，结果表明，各个性状基本符合正态分布，呈现典型的数量性状遗传模式。
　　2.对NaHCO3水溶液胁迫下7天和12天的相对苗高、相对根数和相对根长等3个耐盐碱性状进行了相关性分析，结果发现上述性状之间均呈极显著正相关;苏打盐碱土胁迫下13天和18天的耐盐碱性状的相关性分析结果显示，18天的耐盐碱级别与13天地上部Na+/K+、18天的地上部Na+浓度、K+浓度呈显著或极显著正相关，13天和18天的地上部Na+浓度均与K+浓度和Na+/K+呈极显著正相关。
　　3.利用154对SSR对自然群体的群体结构和连锁不平衡进行了分析。群体结构分析表明，自然群体被划分为3个亚群，其中P1亚群有44份材料，P2亚群有71份材料，P3亚群有14份材料，其余44份材料为混合组;LD分析表明，无论是共线（同一染色体上）SSR位点之间，还是非共线（不同染色体间）SSR标记位点之间均存在一定程度的连锁不平衡。
　　4.利用TASSEL3.0软件的GLM和MLM两种模型对粳稻芽期耐盐碱相关性状进行关联分析，在NaHCO3水溶液胁迫下，两种模型同时检测到8个与粳稻芽期耐盐碱相关性状显著关联的SSR位点，累计18次显著关联（P≤0.01），其中有5个SSR位点与2个或2个以上性状显著关联;在苏打盐碱土胁迫下，两种模型同时检测到8个与粳稻芽期耐盐碱性状显著关联的SSR位点，累计14次显著关联（P≤0.01），其中有4个SSR位点与2个或2个以上性状显著关联。本研究关联分析结果发现，RM286和RM1219在两种胁迫条件下均被检测出与芽期耐盐碱相关性状显著关联;与前人研究结果比较发现，本研究检测到的14个显著关联SSR位点中有13个位点与前人研究结果相一致，1个位点(RM1219)为本研究新发现的位点。
　　5.利用两种模型同时检测到的显著关联位点进行优异等位变异及载体材料的挖掘，在NaHCO3水溶液和苏打盐碱土胁迫下，分别挖掘到28个和24个优异等位变异，并鉴定出携带该优异等位变异的5个最佳品种。在本研究中挖掘的等位变异及载体材料可以通过分子标记辅助育种的方法加以利用，以期在今后的黑龙江省粳稻耐盐碱育种中发挥重要作用。

目录

声明

摘要

1 前言

1．1 我国盐碱土概况

1．1．1 我国盐碱土的形成与分类

1．1．2 我国盐碱土的面积及分布情况

1．1．3 盐碱土的改良与利用

1．2 植物耐盐碱机制

1．2．1 植物拒Na+机制

1．2．2 离子在细胞水平上的区域化

1．2．3 渗透调节

1．2．5 自由基清除系统活性增加

1．2．6 植物激素调节

1．3 水稻盐碱胁迫下的QTL研究进展

1．3．1 水稻盐胁迫下的QTL研究进展

1．3．2 水稻碱胁迫下的QTL研究进展

1．4 关联分析在水稻中的研究进展

1．5 本研究的目的与意义

2 材料与方法

2．1 试验材料

2．2 粳稻芽期耐盐碱性鉴定

2．2．2苏打盐碱土胁迫下耐盐碱相关性状的测定

2．3 基因型分析

2．3．1水稻全基因组DNA提取

2．3．2 SSR分析

2．4 粳稻芽期耐盐碱性关联分析

2．4．4 优异等位变异挖掘

3 结果与分析

3．1 粳稻芽期耐盐碱相关性状的表型分析

3．1．2 苏打盐碱土胁迫下粳稻芽期耐盐碱性状的表型分析

3．2 粳稻芽期耐盐碱性状的相关分析

3．2．1 NaHCO3水溶液胁迫下粳稻芽期耐盐碱性状的相关分析

3．2．2 苏打盐碱土胁迫下粳稻芽期耐盐碱性状的相关分析

3．3 粳稻芽期耐盐碱性状与SSR标记的关联分析

3．3．1 群体结构分析

3．3．2 连锁不平衡分析

3．3．3 粳稻芽期耐盐碱相关性状与SSR标记的关联分析

3．4 优异等位变异及载体材料

3．4．1 NaHCO3水溶液胁迫下耐盐碱性优异等位变异

3．4．2 苏打盐碱土胁迫下耐盐碱性优异等位变异

4 讨论

4．1 粳稻芽期耐盐碱性鉴定

4．2 两种盐碱胁迫条件下关联分析结果的比较

4．3 与前人研究结果的比较

4．4 优异等位变异及载体材料的挖掘和利用

5 结论

致谢

参考文献

附录

攻读硕士学位期间发表的学术论文