水稻种子萌发期耐盐性鉴定及 QTL 定位
毕业论文关键词： 水稻； 萌发期； 耐盐； QTL； 基因定位
Identification ofsalt tolerance during seed germination and QTLmapping in rice
Abstract： Excavating and cloning salt-tolerant gene to cultivate high salt resistance of rice varieties is aneffective way to overcome saline-alkali stress in rice production. In this study, the chromosome segmentsubstitution lines (CSSLs) orgined from Jiucaiqing as donor and IR26 as receptor were used. Through theevaluation of salt tolerance, the CSSL17 with high salt tolerance during seed germination stage was usedfor quantitative trait loci analysis. Using SSR markers, four QTLs loci were localized in the chromosome3,8 and 9 though comparing the genetic background of CSSL17. Further SSR correlation analysisconfirmed that the salt-tolerant genes were associated with YQ2 and HY40. By compasion, the lociassociated with YQ2 and HY40 are likely new QTLs, which provide the basis for the studies of genecloning and salt tolerance mechanism ofin rice in future.
Key words: rice; germination period; salt tolerance; QTL; gene mapping
目录
摘要3
关键词3
Abstract3
Keywords3
引言3
1材料与方法4
1.1供试材料4
1.2田间种植4
1.3种子萌发耐盐鉴定4
1.3.1亲本的耐盐鉴定4
1.3.2自交分离群体耐盐鉴定4
1.3.3极端家系耐盐鉴定4
1.4QTL定位及连锁分析5
2结果与分析5
2.1亲本耐盐性比较5
2.2置换系群体在正常条件下种子活力及发芽速度比较5
2.3置换系群体在300mM盐溶液条件下种子活力及发芽速度比较6
2.4CSSL17家系的遗传背景及BC5F2群体耐盐性6
2.5BC5F2群体耐盐极端家系的表型鉴定6
3讨论8
3.1亲本耐盐性分析8
3.2CSSL17家系8
3.3CSSL17家系控制耐盐性的关联分析8
致谢8
参考文献8
引言水稻（OryzasativaL.）是世界上最重要的粮食作物之一，中国的水稻种植面积占世界的18.75%，总产量占28.96%[1]。但是，近年来因为灌溉和施肥不当，土壤中盐分积累，每年盐碱化都在不断加重，农业可持续发展受到威胁[2]。近年来，已有诸多学者利用不同RILs、DH、F2:3等作图群体对水稻苗期[3,4,5,6,7,8,9]和成熟期[10]开展耐盐性研究。Lin等[11]利用F2和F3群体以存活率为指标，在1、6和7号染色体上分别检测到1个QTLs位点，其中qSNC-7和qSKC-1为主效位点，贡献率分别达48.5%和40.1%；随后，Ren等[12]将定位于1号染色体上主效QTLSKC1克隆，并阐明其苗期耐盐机理。Wang等[13]利用重组自交系以苗重（SH）、茎干重（DSW）、根干重（DRW）和Na/K比等5个耐盐性状为指标，对两种浓度下的苗期耐盐性进行了QTLs分析，定位到了11个加性QTLs和11个上位性QTLs。然而，有关水稻种子萌发期耐盐性遗传研究较少。
盐胁迫下，盐分对种子萌发的影响一般归结为渗透效应和离子效应[14]。Na+/K平衡，使植物受到Na+的伤害[15]。渗透效应引起溶液渗透势降低而使种子吸水受阻，从而影响种子萌发；离子效应一方面造成直接毒害而抑制种子萌发，另一方面渗入种子，降低种子渗透势，加速吸水而促进萌发。郑少玲等[16]认为，耐盐水稻品种的中柱薄壁细胞对Na+有相对积累作用，从而控制Na+向地上部转运，减少对地上部组织的盐害，进而提高了自身耐盐性。可见，在盐逆境胁迫下，种子萌发性状是一个非常复杂的综合性状。种子萌发性状往往表现在发芽率、苗长、根长、鲜重、干重等诸多方面，是由多基因控制的数量性状。随着分子标记技术及数量性状基因位点（QTL）分析技术的快速发展，控制种子萌发的QTL在染色体上的位置以及各位点对表型的相对贡献率都能被确定。目前，种子萌发数量性状基因位点分析已在拟南芥、水稻、大豆、莴苣等少数作物上有报道[17,18]。目前，有关水稻种子萌发相关基因的克隆已有报道，如qLTG3-1[19]、GD1[20]，也有影响相对发芽指数的qRGR7[21]。但是，有关水稻种子耐盐萌发基因克隆未有报道。在前期工作中，在太湖流域稻种资源的苗期耐盐性筛选研究中，发现韭菜青为强耐盐粳稻地方品种。为了进一步探明韭菜青在萌发期的耐盐性，挖掘其中高耐盐基因，本研究利用韭菜青为供体、盐敏感籼稻IR26为受体构建的染色体片段置换系（CSSL17），进行萌发期韭菜青耐盐基因定位。这将为后期基因克隆、种子耐盐萌发机理研究及水稻种子活力遗传改良提供基础。1材料与方法1.1供试材料韭菜青（耐盐性粳稻品种）和IR26（中度盐敏感籼稻品种）亲本，以韭菜青为供体亲本，IR26为轮回亲本连续回交获得的染色体片段置换系CSSL17与IR26的回交后代BC5F1的自交分离群体BC5F2。1.2田间种植所有的材料于2015年种植在江苏省南京农业大学江浦试验站。6月中旬左右，将亲本及染色体片段置换系（CSSL）群体的25天秧龄的幼苗进行移栽。每个亲本和家系各种2行，种植的行间距为17cm×33cm[13]，大田管理按照当地常规的水稻栽培管理方法。收取完熟的种子，将于42℃烘5~7天，常温保存3个月以打破种子休眠，放置-20℃冰箱保存，备用。1.3种子萌发耐盐鉴定1.3.1亲本的耐盐鉴定选取亲本韭菜青、IR26饱和种子，每份50粒，均匀放置于直径9cm的培养皿中，加入300mMNaCl溶液20毫升，盖上保鲜膜，放入30℃恒温光照培养箱（黑/白12h）进行12d发芽试验，以胚根长大于或等于种子长度且胚芽长大于或等于种子长度的一半为准，每天统计发芽数及成苗数，计算发芽率（GR）和发芽指数（GI）等，计算方法参考Wang等[22]，重复3次。1.3.2自交分离群体BC5F2耐盐鉴定选取CSSL17与IR26的回交后代BC5F1的自交分离群体BC5F2进行300mM盐条件下的发芽表型鉴定。选取BC5F2种子，每份50粒，均匀放置在直径为9cm的培养皿中，加入300mMNaCl溶液20ml后放入中转箱，盖上保鲜膜，防止水分蒸发，减小环境误差。将盛有种子的中转箱置于30℃恒温光照培养箱（黑/白12h）进行12d发芽试验，以胚根长大于或等于种子长度且胚芽长大于或等于种子长度的一半为准，每天统计发芽数及成苗数，计算发芽率（GR）和发芽指数（GI）等，计算方法参考Wang等[22]，重复3次。对BC5F2群体的发芽指数及第10d的成苗率进行统计分析。