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中国是世界上最主要油菜生产国之一,近年来我国油菜主产区的播种面积明显下降,加剧了我国食用油的缺口,如何增加油菜的播种面积是油菜生产急需解决的重大问题,长期以来油菜在我国黄淮海地区具有较大的种植面积,该区域地域广,且具有较多的闲置盐碱土地。但是目前对于油菜耐盐性机理的研究较少,因此急需挖掘油菜耐盐基因并应用于耐盐性育种,这对于扩大油菜种植范围,提高其生产力,具有举足轻重的意义。本研究以甘蓝型油菜品系2205(耐盐)与1423(敏盐)为试验材料,通过人工模拟碱性盐胁迫,研究处理前后幼苗的细胞形态及生理指标的变化,利用转录子测序,对基因进行表达谱(DGE)分析,筛选甘蓝型油菜耐碱性盐相关基因;结合前期该材料耐盐QTL定位的结果,初步筛选与耐碱性盐相关的基因,并对候选基因进行克隆和表达分析,为甘蓝型油菜耐盐分子育种及耐盐机理的研究提供参考。本研究的主要结果如下:1. 碱性盐胁迫对甘蓝型油菜叶片细胞结构的影响以甘蓝型油菜耐盐品系2205,敏盐品系1423为试验材料,三叶期幼苗在碱性盐胁迫后0h(CK)和7d取叶片制备半薄切片,通过透射电镜观察到两甘蓝型油菜叶片在0h(CK)时叶肉细胞结构完整,细胞内细胞器较多且形态正常;碱性盐处理7d后,两甘蓝型油菜品系叶肉细胞内叶绿体遭到损伤,叶绿体上淀粉粒变大变透明、嗜锇颗粒明显增多;细胞内的细胞器减少或溶解;在膜结构方面,耐盐碱品系的叶肉细胞的完整性强于抗盐碱性差的品系1423,未发生质壁分离现象。2. 甘蓝型油菜幼苗叶片的转录组分析利用75mmol/L NaHCO3溶液处理三叶期的耐盐品系2205和敏盐品系1423,在胁迫后0、12、24小时分别取单株叶片进行转录组测序。结果表明:在两品系内和两品系间分别鉴定出1802和6726个差异表达的基因(DEG),其中277个差异表达基因为品系内和品系间响应碱性盐胁迫的共同差异表达基因;共表达模式分析表明,与耐盐品系2205相比,敏盐品系1423对碱性盐响应的转录变化有所延迟;差异基因GO富集发现,两品系参与碱性盐胁迫应答反应的GO富集存在差异,耐盐品系2205总共显著富集到58个GO术语,而敏盐品系1423中显著富集37个GO术语;KEGG富集分析结果显示两品系富集到的耐盐途径有差异,耐盐品系主要富集在4条通路:植物激素信号转导途径、淀粉和蔗糖代谢、内质网蛋白过程和氨基糖和核苷酸糖代谢途径;敏盐品系主要富集在淀粉和糖代谢和苯丙烷生物合成;两品系间显著富集在碳代谢途径。3. 耐碱性盐(NaHCO3)相关基因的染色体定位结合前期该材料耐盐QTL定位的结果,本次转录组测序品系内和品系间响应碱性盐胁迫共同的277个差异基因,有55的差异基因位于A02,A07,A09三个染色体上,其中19个差异基因是甘蓝型油菜耐盐(NaCl)和耐碱性盐(NaHCO3)共同的候选基因,剩余的36个差异基因可能是耐碱性盐(NaHCO3)特有的候选基因。4. 碱性盐胁迫后甘蓝型油菜生理指标的变化以及耐盐生理指标与基因表达量的相关性分析甘蓝型油菜幼苗长到3叶期左右移入到含有75mmol/L NaHCO3营养液中处理0、12、24小时测定耐盐相关指标。结果表明:随着碱性盐NaHCO3(75mmol/L NaHCO3)胁迫时间的延长,幼苗叶片的电导率、抗氧化酶(SOD、POD)活性、渗透调节物质(脯氨酸、可溶性蛋白和可溶性糖)含量逐渐上升,且耐盐品系2205的抗氧化酶活性、渗透调节物质含量高于盐敏感品系1423,而电导率低于盐敏感品系1423。从转录组中发现一个过氧化物酶体相关的基因(BnaC08g2315 0D),三个与蛋白质合成相关的基因(BnaA03g17100D、BnaA02g06190D和BnaA09g00710D),四个与淀粉和糖代谢相关基因(BnaCnng23260D、BnaA09g00710D、BnaC01g15870D、BnaC03g12060D)的表达量与生理指标的变化趋势相同,这表明基因表达量的变化与生理指标的变化密切相关,从而推测这些基因的表达影响了对应生理指标的变化。5. 耐碱性盐基因的克隆与分析从生理指标与基因的相关性分析和基因表达量,获得9个耐碱性盐盐候选基因;从中性盐QTL定位区间得到10个高表达的耐碱性盐候选基因;结合转录组GO富集和KEGG通路以及前人逆境的研究,获得40个耐碱性盐高表达相关基因,以上三种方式共获得的59个候选基因。通过同源克隆将在两个亲本2205和1423中克隆了耐盐候选基因BnaA06g13250D,该基因的ORF都是765bp,编码254个氨基酸。在2205中存在2个拷贝,等电点为9.85和9.71,分子量为27.30k Da和27.24k Da;在1423中存在1个拷贝,等电点为9.78,分子量为27.34k Da,BnaA06g13250D基因存在两个典型的结构域:tify结构域和CCT-2结构域。利用DNAMAN软件检测到Bna2205-1到Bna1423之间有30个单核苷酸差异,导致该基因的25个氨基酸改变,而在保守结构域有13个氨基酸改变;Bna2205-2与Bna1423之间的有2单核苷酸差异,导致1个氨基酸改变,保守结构域内氨基酸未发生改变。在不同浓度和不同时间点碱性盐胁迫下,BnaA06g13250D基因在耐盐品系2205的叶片中高表达,在敏盐品系1423的叶片中表达量较低,这些表明BnaA06g13250D在2205叶中表达受到比较强烈诱导。顺式作用元件分析显示,一些顺式作用元件(光响应的顺式作用调节元件,低温响应的顺式作用元件,生长素反应元件,脱落酸反应性涉及的顺式作用元件,水杨酸反应性涉及的顺式作用元件以及参与防御和应激反应的顺式作用元件)和植物抗逆性有关,表明BnaC06g31830D基因可能与非生物胁迫有关。