小麦苗期抗旱品种资源的筛选与抗旱性全基因组关联分析

来源 :山西农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wangzhuo2009ny
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干旱是限制我国小麦生产主要的环境因素之一,筛选抗旱小麦品种,挖掘小麦抗旱相关基因位点对我国小麦生产具有重要意义。本研究以来源于不同地区的362份小麦品种组成的自然群体为试验材料,分别于2020年(E1)和2021年(E2)在苗期干旱(PEG-6000)胁迫下,测定小麦苗高、根长、根条数、地上部鲜重、地下部鲜重、地上部干重、地下部干重、根冠比、植株总鲜重以及植株总干重的表型值,并计算其抗旱系数。然后采用主成分分析、抗旱性综合评价值(D)和聚类分析相结合的方法,对小麦品种的抗旱性进行综合评价,筛选抗旱型小麦品种。利用Tassel软件中的混合线性模型(MLM),对小麦苗期各表型性状的抗旱系数和综合评价值(D)进行全基因组关联分析,鉴定与小麦抗旱性稳定关联的SNP位点,同时对候选基因进行初步的筛选。主要研究结果如下:1.不同小麦品种受干旱胁迫的影响存在品种间差异,且E1和E2试验下小麦苗期的苗高、根长、地上部鲜重、地下部鲜重、地上部干重、地下部干重、植株总鲜重、植株总干重均值均显著低于对照条件。2.将参试材料的苗期抗旱性分为强抗旱型、抗旱型、中间型、较敏感型和敏感型5个类别。2020年(E1)共筛选出强抗旱型小麦品种19个,2021年(E2)筛选出强抗旱型小麦品种8个,在两年试验下均表现为强抗旱型的品种为:矮丰3号、陕旱8675以及周麦13。3.对供试材料苗期各性状的抗旱系数及抗旱性综合评价值(D)进行全基因组关联分析,2020年(E1)共检测到289个显著关联的SNP,2021年(E2)共检测到259个显著SNP。共有21个SNP位点在两年试验下均被检测到,分别位于2A、2B和6A染色体上,其中10个SNP在两年间同时与植株总干重抗旱系数以及综合评价值(D)显著关联。4.根据连锁不平衡(LD)分析,将这21个SNP标记位点划分为5个LD block区间,其中block-2、block-3和block-4均含有两个以上SNP标记位点。进一步对这3个block区间进行候选基因的预测,共检索到9个与小麦苗期抗旱性相关的候选基因,分别与起调节作用的功能蛋白(伴侣蛋白、含F盒结构域的蛋白质、WAT1相关蛋白、硫氧还蛋白)以及酶(核糖二磷酸羧化酶、可溶性无机焦磷酸酶、半胱氨酸蛋白酶)相关。5.选取了在两次试验中均属于强抗旱型(周麦13)和敏感型(冀麦38新系)的小麦品种对上述候选基因进行干旱胁迫下的表达特征分析。结果发现,在干旱处理后,候选基因Traes CS2B01G611000在两个品种中的表达量均显著上调,Traes CS2B01G611700则在两个品种中的均显著下调。Traes CS2B01G610800和Traes CS2B01G610900只在强抗旱品种周麦13中的表达量显著上调。
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