向日葵高抗盐碱突变体抗性主要性状及QTL定位研究

Saline-alkali land management and utilization are the most important issues in the future agricultural production.The study traits of hight Saline-alkali resistance of plant mutant and gene localization have become one of the hot topics in the field of agricultural scientific.Mutant Screeing and identification based on Saline-alkali resisitance of nearly 1000 domestic and international sunflower have been completed by us.Based on their performance,a apecific RIL population (Y05-222A×Y06-136R).The objectives of this project are :1.Screeing and identification of saline-alkaline resistance closely related trait indicators;2.to buid the genetic linkage map of sunflower by the extensive use SSR markers and new types of the InDel markers :3.to establish an effective linkage analysis and a technology system assocition with co-localization analysis of new genes,hence to maping saline-alkali resistance QTLs;4.to screen candidata genes and clarify the number of allelic variation,distribution characteristics,are great significance for screening saline-alkaline resistance sunflower gerplasms,exploring saline-alkali resistance genea and ,olecular marker-assisted breeding.

盐碱地治理及开发利用对未来农业生产具有非常重要的意义，开展植物耐抗盐碱突变体相关性状及相关基因定位研究已成为农业科研的热门课题之一。本项目是在前期完成1000余份国内外向日葵高抗盐碱突变体筛选及鉴定的基础上，组建自然群体，筛选及鉴定抗盐碱密切相关的抗性指标；通过构建RIL群体（Y05-222A×Y06-136R）,以广泛使用的SSR标记和新型InDel标记，构建向日葵分子连锁遗传图谱，建立有效的连锁分析和关联分析，联合定位新基因的技术体系，定位控制高抗盐碱的QTL定点和区间，筛选候选基因阐明其等位变异在抗盐碱敏感资源中的数目、来源、分布特点、功能及利用价值。相关研究结果对筛选高抗盐碱向日葵种质、发掘抗盐碱基因并进行分子标记辅助育种具有重要的意义。

本项目主要工作围绕向日葵高抗盐碱鉴定指标、盐碱处理条件下生理生化指标测定、耐盐碱材料筛选鉴定及高耐盐碱主效QTL的挖掘开展相关工作。本研究以不耐盐自交系Y07-136R(父本)和高耐盐自交系Y05-222A(母本)为材料，开展了抗盐碱指标鉴定工作，研究结果发现胁迫后三个性状株高、茎粗和叶面积的耐盐系数都可以作为耐盐性鉴定的指标，其中株高和茎粗两个性状的耐盐系数用于鉴定材料耐盐性最便捷；另外，在盐胁迫的七个动态处理时期中，在第四次胁迫处理时盐胁迫已经达到最佳效果，即盐胁迫处理最佳持续时间为第四次处理后。我们进一步测定了Y07-136R和Y05-222A在盐碱胁迫下SOD活性、游离脯氨酸含量、POD活性、CAR活性、可溶性蛋白含量和MDA含量；结果发现胁迫条件下，相对于父本材料，母本中POD活性及游离脯氨酸的含量显著上升，说明Y05-222A耐盐性更强。而试验所用材料中携带的耐渍基因是响应POD活性和游离氨基酸合成途径的基因。.利用不耐盐自交系Y07-136R(父本)和高耐盐自交系Y05-222A(母本)为材料构建了包括600个单株的F2分离群体；经过盐碱胁迫后，挑选极端耐盐和极端不耐盐株系各50株，分别构建耐盐和敏感两个DNA池用于高通量测序（BSA-seq）；利用BSA-seq的方法发掘共发掘到6个耐盐关键候选基因（Ha0_73Ns.730/Ha10.228/Ha12.2377/Ha2.3822/Ha8.182/Ha9.5434），其功能注释分别为依赖ATP的RNA解旋酶、热休克蛋白、生长素结合蛋白、溶质运载蛋白家族成员、核糖体蛋白S21家族成员及未知功能蛋白。进一步对这些关键候选基因进行同源分析、代谢通路分析及共表达基因分析，结果发现这些基因参与植物逆境胁迫调控，具有响应盐胁迫的生物学功能。本研究的结果为筛选高抗盐碱向日葵种质、发掘抗盐碱基因并进行分子标记辅助育种提供重要指导意义。