两个玉米自交系耐盐性差异的蛋白质组学研究和QTL定位

【摘要】盐胁迫是一个全球性的问题,我国耕地总面积中有近三分之一为盐渍化土地,每年因盐胁迫造成的粮食减产达总产的15%以上。玉米是我国种植面积最大的粮食作物但耐盐能力较差,尤其在苗期对盐胁迫更为敏感,其耐盐性的高低将直接决定是否能够高产、稳产。因此研究苗期玉米响应盐胁迫的机制,对提高玉米耐盐能力,培育耐盐新品系,具有重要的理论研究意义和实际应用价值。为系统地研究玉米的耐盐机理,本研究以两份耐盐性差异显著的玉米自交系为材料,从生理学、蛋白质组学和遗传学的角度研究与耐盐相关的功能基因和调控基因,以探讨玉米耐盐机制,并开发与玉米耐盐紧密连锁的分子标记,为玉米耐盐分子标记辅助选择育种(MAS)提供有效的信息。本研究获得的主要结果如下：(1)本研究在含0.3%NaCl的盐池内对162份玉米自交系进行耐盐性筛选,找到了表型差异极大的抗盐白交系F63和盐敏感自交系F35,并经水培验证确定其耐盐性差异。(2)生理学分析表明,高盐胁迫使玉米幼苗的株高、鲜重、相对含水量、渗透势和K+/Na+比降低,相对电导率升高,但是不同材料受盐影响程度不同。F63较小的电导率升高和K+/Na+比降低反映了该材料对膜的完整性和离子稳态具有较强的保持能力,低的渗透势使F63维持胞内较高的相对含水量。由此,F63表现出较高的耐盐性。(3)蛋白质组分析表明,160mMNaCl处理2天后F63中47个蛋白上调,46个蛋白下调；F35中上调27个,下调22个。从整体上来讲,F63动员了更多的蛋白参与植物对盐胁迫的响应,从而更好地整合了植物体内现有的能量与资源维持胁迫条件下植株的生长。在F35和F63中共同受到盐诱导上调表达的蛋白有10个,共同下调4个。这些变化趋势一致的蛋白主要集中在激素调控、保水和逆境/防御等方面,体现了两材料对盐胁迫反应的共性。另外,在盐胁迫下,F63和F35的差异表达蛋白的变化趋势又有许多不同之处,具体表现包括氧化胁迫、蛋白质合成和代谢调节等方面,正是这些不同导致了F63比F35更加耐盐。差异表达蛋白在酵母中的功能分析很好地验证了蛋白质组的结果。(4)以F63和F35为亲本构建了RIL群体并用1011个SNP绘制了该群体的遗传连锁图谱。在盐池与水培两种条件下进行了玉米苗期耐盐9个性状的QTL分析。检测到20个加性QTL和9对上位性QTL,其中12个加性QTL和2对上位性QTL存在显著的QTL×处理的互作效应。条件QTL分析检测到9个条件加性QTL。在所有检测到的QTL中,5个非条件QTL和3个条件QTL的贡献率都分别超过了20%。应用这些QTL进行MAS对玉米耐盐新品种的培育具有重要的意义。
【作者】崔德周；
【导师】陈化榜；
【作者基本信息】山东农业大学，作物遗传育种，2014，博士
【关键词】玉米；苗期；盐胁迫；蛋白质组学；非条件QTL；条件QTL；

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