基于SLAF-seq技术的旱柳高密度遗传图谱构建与耐盐候选基因发掘

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旱柳(Salix matsudana Koidz.)原产我国,又称中国柳,主要为异源四倍体乔木,是杨柳科柳属重要的能源、造林和绿化树种,在沿海林业开发中发挥着重要作用。由于旱柳耐盐分子机制研究的缺失,限制了其耐盐育种与进一步滩涂应用。该文通过旱柳高密度遗传图谱的构建、耐盐生长性状QTL定位与全基因组对比、不同盐胁迫条件下根系RNA-seq有参分析对耐盐候选基因进行发掘,同时还对其VP1基因进行了克隆、表达分析与转化验证,为解析旱柳耐盐分子机制提供重要材料与基础。主要研究结果有:  (1)通过流式细胞术选择“沿江柳”、“9901柳”、“海柳1号”三个旱柳品种与已知基因组大小的水稻和大豆分别进行了对比测定,得出旱柳基因组大小约670Mb;与已知染色体倍性的杞柳进行对比测定,得出试验的旱柳品种均为四倍体。  (2)以敏盐旱柳“沿江柳”为母本,耐盐旱柳“9901”柳为父本进行杂交,淘汰异常子代后,以195个F1杂交子代和2个亲本作为作图群体基于SLAF-seq技术构建出一张旱柳高质量遗传图谱,共包含38个连锁群,总图距5,497.45cM,平均图距0.82cM。含有9488个SNP标记,各连锁群上包含的SNP标记个数变动范围为125-511。  (3)对195个F1杂交子代经过100mM NaCl溶液盐胁迫形成的15个根叶生长性状之间的差异和相关性进行了分析,同时把控制这些生长性状的QTLs定位在旱柳连锁群上,结果表明:测量的许多性状之间有明显差异,且存在两两相关。共检测到贡献率在9.9%以上的204个QTLs,通过与旱柳全基因组比对在GO得到1567个基因,其中有30个基因与盐胁迫直接相关。  (4)用RNA-seq对旱柳敏盐组与耐盐组在150mM盐胁迫的根系基因表达情况进行了测定,同时分析筛选出的有参差异表达基因,共得到9个DEGs,上调基因为8个,下调为1个,在GO与KEGG-path分别注释到7和8个差异基因。这些基因主要通过氧化还原反应、能量代谢、乙烯响应等机制参与盐胁迫反应。  (5)对敏盐旱柳“沿江柳”与耐盐旱柳“海柳1号”的VP1基因进行了克隆、分析与转化拟南芥验证。得出两种旱柳VP1基因与膜相关的区域高度保守,不同品种在基因表达水平上的耐盐机制不同。在拟南芥中过量表达旱柳SVP1s提高了拟南芥的耐盐能力。
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