马铃薯抗旱资源的筛选及抗旱相关基因的鉴定

摘要

干旱对农业生产的危害日趋严重，抗旱作物品种的种植是应对干旱的有效途径之一，因此作物抗旱资源的筛选对其适应干旱环境具有重大意义。我国马铃薯主产区的大部分区域为水资源匮乏的干旱贫瘠地区，随着全球气候变暖，干旱地区的面积逐年扩大，因此抗旱资源的筛选与育种利用、以及抗旱品种在生产上的推广应用，将对提高干旱地区马铃薯的产量发挥重要作用;有效发掘关键调控基因，对深入研究马铃薯干旱胁迫应答的分子机理具有重要意义。本试验对210份抗旱育种后代材料进行PEG-6000模拟干旱和抗旱棚种植，利用几种抗旱生理指标综合评价的方法，筛选出了抗旱性好的材料;利用从已知抗旱品种中发掘的与抗旱相关的基因，对抗旱性好且综合表现优良的材料开展转录水平检测。为马铃薯抗旱种质资源的筛选、抗旱性快速评价体系的建立和抗旱育种工作的开展奠定了基础。主要研究结果如下:
　　(1)利用20％PEG-6000溶液胁迫离体叶片法对210份抗旱育种后代材料进行抗旱性初步评价，根据萎蔫程度、抗旱生理指标，并结合产量，初步筛选出17份抗旱材料，建立了一套快速有效筛选及评价马铃薯抗旱种质资源的的方法。
　　(2)采用抗旱棚盆栽控水试验对入选的17份材料进行抗旱性综合评价，测定农艺性状、抗旱生理指标、光合参数及产量，利用隶属函数分析法鉴定出高度抗旱材料6份，其中ND23、ND20的抗旱性强于定薯1号;ZD33、ZD29的抗旱性强于克新1号，但弱于定薯1号;ND2的抗旱性强于冀张薯8号，但弱于克新1号，ND22的抗旱性强于东农311，但弱于冀张薯8号。
　　(3)针对8个在干旱诱导下蛋白呈现上调表达的相关基因，进一步进行抗旱功能的鉴定。利用20％PEG-6000溶液胁迫处理已知抗旱性有差异的品种克新1号、冀张薯8号和费乌瑞它的脱毒试管苗，进行Real-time PCR（qRT-PCR）检测，结果表明:有5个基因可能对抗旱调节起到关键作用，分别为热休克蛋白STI基因(HSPSL)、ATP合酶基因(ATP SM)、甘氨酸富集蛋白基因(GRP2L)、叶绿体50S核糖体蛋白基因(50RP4L)、马铃薯叶绿体核酮糖-5-磷酸3-差向异构酶基因(P5P3E)。
　　(4)对6份高度抗旱材料进行5个抗旱相关基因的qRT-PCR检测，结果表明:ND23、ND22、ZD33、ZD29、 ND2中，5个抗旱相关基因上均显著上调表达;ND20（除GRP2L基因）有4个抗旱相关基因显著上调表达。HSPSL基因、GRP2L基因上调表达时间较早，最大上调表达时间是6h、12 h和24 h;ATPSM基因、50RP4L基因在干旱胁迫的前期上调表达，上调表达时间是6h和12 h;P5P3E基因分别在干旱胁迫的早、晚期上调表达，上调表达时间是6h和48 h。材料的抗旱性在转录水平上得到验证，基因在高度抗旱材料中上调表达。

目录

声明

摘要

1 前言

1．1 马铃薯概述

1．2 干旱对马铃薯的影响

1．2．1 干旱对马铃薯植株形态结构的影响

1．2．2 干旱对马铃薯光合特性的影响

1．2．3 干旱对生理生化特性的影响

1．2．4 干旱对马铃薯蛋白的影响

1．2．5 干旱对马铃薯抗旱基因的影响

1．2．6 干旱对马铃薯抗旱育种及栽培技术影响

1．3 马铃薯抗旱资源评价方法

1．3．1 抗旱性鉴定方法

1．3．2 模拟干旱胁迫方法

1．3．3 抗旱评价指标

1．3．4 抗旱评价方法

1．4 研究目的与意义

2 材料与方法

2．1 试验材料

2．2 试验设计及方法

2．2．1 抗旱资源筛选试验设计及方法

2．2．2 抗旱资源评价试验设计及方法

2．2．3 抗旱相关基因筛选、鉴定设计及方法

2．3 数据分析

3 结果与分析

3．1 马铃薯抗旱资源筛选

3．1．1 PEG-6000胁迫马铃薯生理指标分析

3．1．2 马铃薯材料产量情况

3．1．3 马铃薯生理指标与产量性状相关分析

3．1．4 马铃薯生理指标与产量性状主成分分析

3．2 马铃薯抗旱资源评价

3．2．1 干旱胁迫下马铃薯农艺性状的研究

3．2．2 干旱胁迫下马铃薯抗旱相关指标评价

3．2．3 马铃薯抗旱性综合评价

3．3 抗旱相关基因评价及鉴定

3．3．1 抗旱相关基因筛选

3．3．2 抗旱资源相关抗旱基因检测

4 讨论

4．1 马铃薯生理指标与抗旱性的关系

4．2 马铃薯光合特性与抗旱性的关系

4．3 马铃薯农艺性状、产量性状与抗旱性的关系

4．4 马铃薯抗旱性评价方法的探讨

4．5 马铃薯抗旱相关基因的探讨

5 结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文