耐盐小冰麦筛选及分子细胞遗传学鉴定

【摘要】：PSR3628是从美国引进的耐盐八倍体小冰麦。本试验对PSR3628杂交后代株系进行耐盐性鉴定,筛选与耐盐相关的EST-SSR标记,对耐盐及盐敏感株系进行顺序GISH-FISH分析,为小麦耐盐QTLs精细定位、遗传育种奠定基础。获得的主要结果如下:(1)对杂交后代株系进行萌发期耐盐性鉴定,发现小冰麦耐盐性鉴定的盐胁迫适宜浓度为150 mmol/L。在A19群体(PSR3628×Begra F_6,152个株系)中,利用加权隶属函数值(D值)对其耐盐性进行评价,可将152份株系分为5个级别:高度耐盐(Ⅰ级;20份,D值范围为0.8068～0.6447)、耐盐(Ⅱ级;42份,D值范围为0.6267～0.4965)、中等耐盐(Ⅲ级;55份,D值范围为0.4922～0.3636)、盐敏感(Ⅳ级;24份,D值范围为0.3509～0.2353)、高度盐敏感(Ⅴ级;11份,D值范围为0.2121～0.0986)。对A17群体(PSR3628×Pavon BC_1F_3,226个株系)与A18群体(PSR3628×Pavon F_3,122个株系)进行了耐盐性鉴定,A17群体及A18群体中总生长速率大于1的单株分别是36份和10份,分别占各自群体的15.9%和8.2%。(2)经转录组测序共获得179855个Unigene序列,总长度、平均长度以及GC含量分别为168273596 bp、935 bp和50.85%。在19064个Unigene序列中,分布有23518个SSR序列。SSR基元的重复类型共有6种,以三核苷酸基元为主,共有14277个,占总SSR序列的60.71%,平均每12.95 kb就有一个三核苷酸重复SSR;其次是二核苷酸重复的SSR类型,共有4618个,占总SSR序列的19.64%。就各重复类型的SSR基元的种类来看,五核苷酸最多,六核苷酸次之,分别为134和113种。在优势基元方面,就单核苷酸来看,G/C(1359个,占总SSRs的5.78%)为优势基元,其重复次数跨度为10～18;而在二、三、四、五及六核苷酸中的优势基元分别为AG/CT(2424个,占总SSRs的10.31%)、GCG/CGC(4851个,占总SSRs的20.63%)、AGGA/TCCT(87个,占总SSRs的0.37%)、AGCTC/GAGCT(42个,占总SSRs的0.18%)、CAGAGC/GCTCTG(21个,占总SSRs的0.09%)。在重复次数跨度方面,最大的为二核苷酸基元,其跨度为6～40。最小的为六核苷酸基元,其跨度为4～7。(3)152对EST-SSR引物在耐盐、盐敏感基因池中均可以有效扩增,但是在基因池间扩增出差异位点的仅有13对引物(A7、A10、A12、A18、A19、B3、B67、B70、B73、B74、B85、B88和C6),共扩增18条明显的差异条带。经在池单株中进一步进行验证,只有标记A12、B70、B73和B74在池单株中的扩增结果与池间扩增结果相符。在A19群体中,将A12、B73和B74标记与D值进行相关分析,发现A12和B74标记与D值之间的相关系数分别为0.3950(p0.05)和0.3112(p0.05),均达到了显著性相关;两个标记位点对根长的贡献率分别为13.91%和14.05%,表明A12和B74是与耐盐基因相关的分子标记。(4)PSR3628小冰麦中含有7对冰草染色体及1对小麦-冰草易位染色体,该易位染色体位于1A染色体的长臂端部。对A19、A17和A18三个群体部分耐盐及盐敏感株系进行顺序GISH-FISH分析,初步确定耐盐基因可能存在于3E和5E冰草染色体上。综上所述,本试验筛选了耐盐小冰麦材料,获得了与耐盐相关的A12和B74EST-SSR标记,耐盐基因可能位于3E和5E冰草染色体,为今后小冰麦中耐盐基因的精细定位、克隆等深入研究奠定基础。