黄麻耐盐性转录组及QTL分析研究

Jute (Corchorus) is one of the most important of bast fiber crops in the world. In recent years, there is an increasing demand of jute around the world. The trend of soil salinization is becoming much more serious, which is a serious threat to agricultural sustainable development in our country. It can lay the foundation for cultivating salt-tolerant varieties and planting on salt land to make more research in jute salt tolerance. In the previous studies, we have obtained 2 salt-resistance extreme types of jute germplasms: “O-3”, a salt-tolerace jute species, and “nanyangchangguo”, a salt-sensitive jute species, and seeds of F1 from “O-3”דnanyangchangguo”. In this study, we try to illustrate transcriptome difference between before and after neutral salt stress of the salt-tolerace jute and the salt-sensitive jute, and difference of transcriptome with difference between them by high-througout sequencing. And we will develop molecular markers using the transcriptome data. QTL analysis will be carried out using genotypes of 190 F2 plants derived from “O-3”דnanyangchangguo” and phenotypic datas related with salt tolerance of the plants in 3 years 6 environments in order to deeply analyze molecular mechanism of salt tolerance in jute and fully excavate excellent salt tolerance genes of jute, Which will lay a solid foundation for molecular breeding in jute.

黄麻是世界上最重要的韧皮纤维作物之一，近年来，世界各国对黄麻的需求量不断增大。目前土壤盐渍化日趋严重，威胁着我国农业可持续发展。开展黄麻耐盐性研究，可为选育耐盐品种、扩大盐渍地黄麻种植奠定基础。前期研究中，我们已筛选获得2个耐盐性极端类型的黄麻种质：耐盐材料“O-3”和盐敏感材料“南阳长果”，并已获得“O-3”ד南阳长果”杂交F1代种子。本项目拟采用高通量测序技术，研究阐明在高中性盐浓度胁迫下耐盐性黄麻及盐敏感黄麻自身基因组表达变化情况及2个耐盐性极端类型种质间的基因组表达变化差异。并进一步利用基于转录组数据开发的分子标记，对190株“O-3”ד南阳长果”衍生F2群体进行基因分型，结合3年6环境苗期耐盐性相关表型数据进行耐盐性QTL分析。本项目的研究意义在于可以挖掘部分黄麻耐盐性基因，深入揭示其耐盐性分子机理，为黄麻的分子育种打下坚实的基础。

黄麻(jute)是世界上种植面积最大的韧皮纤维作物，具有很强的耐盐性。近年来，世界各国对黄麻的需求量不断增大，其用途也在不断拓展，例如，用于造纸、能源、环保等。土壤盐渍化对农业的威胁是一个全球性问题。开展黄麻耐盐性研究，挖掘耐盐基因，培育耐盐品种、扩大盐渍地黄麻种植，既能满足人们对黄麻需求的增加又不与粮争地，是发展黄麻产业应对土地盐渍化有效途径。本研究中，本团队从国家黄麻种质资源中期库中筛选出2份长果黄麻耐盐极端类型材料，并开展了盐胁迫下转录组测序和比较转录组组分析。利用耐盐材料和栽培种材料，构建了F2和F2:3遗传群体，利用这2个群体开展了遗传图谱构建和耐盐QTL定位。现已顺利完成本项目所有研究内容，主要包括：（1）通过耐盐和盐敏感黄麻多重转录组比较分析，构建了黄麻耐盐转录组数据库，发现了上千个耐盐相关基因和3个与黄麻耐盐显著相关的代谢通路（脱落酸、细胞分裂素和半胱氨酸代谢通路，包含了84个差异表达基因）。（2）利用该转录组测序数据开发了51172个黄麻InDel分子标记，构建了首个黄麻InDel标记数据库。（3）利用耐盐种质和盐敏感黄麻杂交衍生F2代群体构建了一个黄麻高密度遗传图谱，包含4839个标记，覆盖黄麻基因组1375.41 cM，标记间平均距离为0.28 cM。利用该图谱及其F2:3群体定位了黄麻芽期16个耐盐QTL，其中主效QTL（qJST-1）在2个环境中被发现，解释表型变异分别为11.81%和 19.61%，为下一步耐盐基因的精细定位、克隆打下了坚实基础和黄麻耐盐分子育种打下坚实的基础。