棉花耐盐材料的筛选及耐盐相关功能标记的开发

来源 :南京农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:peace_2009
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棉花是一种耐盐性比较强的植物,是开发利用盐碱地的先锋作物,应用棉花耐盐的生物学特性发展盐碱地植棉是缓解粮棉争地矛盾、提升棉花产量的有效途径,然而棉花栽培种耐盐总体水平不高并且基础种质过于集中,耐盐品种的遗传基础相当狭窄;近年来,为探寻植物的耐盐性,转录组测序被国内外学者们使用,它能快速鉴定与表型相关的基因标签,利用其开发耐盐性功能标记,通过分子标记选择目标性状能有效提高育种工作的效率,该技术已经作为一种辅助选择手段广泛应用于现代育种过程中。为拓宽陆地棉耐盐性的遗传基础以及提高陆地棉耐盐性改良的选择效率,我们开展了如下研究:1.为了拓宽陆地棉耐盐性的遗传多样性,我们针对本实验构建的(陆地棉泗棉2号×克劳茨基棉)×泗棉2号的BC2F7 327个家系,利用200mmol NaCl溶液进行萌发期的耐盐性鉴定,筛选出13个相对发芽率超过49%,与盐敏感对照(苏棉12号:25.47%)差异达显著水平的新材料;进而对这13材料进行苗期的耐盐鉴定,测定苗期子叶受害程度,叶绿素含量,株高以及根、茎、叶干物重等生理指标;使用SPSS16.0软件主成分分析,将单个盐害系数综合成几个新的综合指标,再利用隶属函数值和权重计算综合评价值。结果表明家系A2059、A2327和A2104为高耐盐材料,A2130和A2121为耐盐材料。2.利用耐盐材料Miscot7913-83与盐敏感品种苏棉12号为材料,提取经200mmolNaCl溶液处理0h、12h和72h根和叶片组织的RNA,使用Illumina测序平台进行转录组测序,依据无参考基因组的转录组de novo拼接方法,获得盐胁迫下的根和叶转录组数据,以及各个时期的DGE。对拼接处理得到的unigenes进行7大数据库进行注释(NR、NT、KO、SwissProt、PFAM、GO、KOG数据库),成功注释的基因数目及比例分别为:37,682(52.11%)、24,990(34.56%)、11,901(16.46%)、26,192(36.22%)、24,812(34.31%)、29,080(40.22%)和 13,549(18.73%)。DGE分析结果显示处理12h、72h时,Miscot7913-83和苏12的相同组织相同时期之间差异表达的基因总共3232个;根中共同差异表达基因459个;叶中共同差异表达基因106个;分别对根和叶中共同差异基因进行GO和KEGG分析,结果表明抗氧化反应、脂肪酸代谢、氨基糖代谢、光合作用等方面在应答盐胁迫具有重要作用。3.利用基于Bioperl的Bio::PrimerDesigner模块和primer3从上述差异表达基因中批量设计功能性分子标记,获得60对EST-InDel引物。利用MISA查找SSR位点,primer3设计SSR引物有68对。对96份国内外陆地棉材料基因型分析结果显示,其中InDel引物产生多态性产物的8对,占总数的13.3%;SSR引物具多态性的有11对,占16.2%。测定自然群体萌发期的相对发芽势和相对发芽率,采用t测验对表型和基因型进行相关性分析,结果表明:与相对发芽势显著相关的标记为Jaas7058和InDel227,分别解释9.7%和5.7%的表型变异;与相对发芽率显著相关的标记为InDel94和Jaas7025,分别解释8.4%和2.8%的表型变异。
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