油菜發(fā)芽期耐鹽評價(jià)、篩選與鹽脅迫下根轉(zhuǎn)錄組分析.pdf

1、土壤鹽堿化嚴(yán)重降低作物生產(chǎn)力，是當(dāng)今世界農(nóng)業(yè)面對的一個(gè)巨大難題。研究表明，提高作物的耐鹽能力是解決這一矛盾的最高效方式。油菜是世界上最重要的油料作物之一，是我國第一大油料作物，在國產(chǎn)油料作物產(chǎn)油量中占50％以上份額，在維護(hù)我國“食物安全”中具有重要作用。世界上干旱與半干旱地區(qū)的油菜產(chǎn)區(qū)，鹽害導(dǎo)致油菜產(chǎn)量降低最高可達(dá)60％。本研究對不同油菜品系進(jìn)行發(fā)芽期鹽脅迫處理，在耐鹽鑒定方法、種質(zhì)篩選和分子機(jī)制上都進(jìn)行了探索，取得了以下研究結(jié)果:

2、r>　　(1)采用梯度鹽濃度(NaCl)于發(fā)芽期脅迫不同遺傳背景的甘藍(lán)型油菜品系后發(fā)現(xiàn):(a)隨著鹽脅迫濃度的增加，油菜發(fā)芽率呈Boltzmann曲線變化，214mmol/L為鑒定甘藍(lán)型油菜品系耐鹽性的最適鹽濃度。(b)鹽脅迫影響發(fā)芽率、發(fā)芽勢、根長、胚軸長、單株鮮重和地上鮮重等六個(gè)性狀值。各品系性狀值受鹽脅迫抑制程度不同，耐鹽性差異顯著。
　　(2)評價(jià)了67個(gè)現(xiàn)有甘藍(lán)型油菜推廣品種的耐鹽性，測定了11個(gè)相關(guān)性狀值并采用主成分分

3、析法和聚類分析法對參試品種進(jìn)行耐鹽性綜合評判，并篩選耐鹽種質(zhì)資源。結(jié)果表明:(a)鹽脅迫下參試品種的耐鹽性均具有顯著差異。(b)雜交品種的耐鹽性顯著強(qiáng)于常規(guī)品種，而來自長江流域上、中、下游油菜產(chǎn)區(qū)的品種在耐鹽性上無顯著性差異。(c)主成分分析法和聚類分析法對參試品種耐鹽性的評價(jià)結(jié)果基本一致。中油821、耐鹽1號(hào)為高度耐鹽品種（系），而湘油15號(hào)、華雙3號(hào)等高度鹽敏感品種。
　　(3)為了探索蕓薹屬三個(gè)栽培種（甘藍(lán)型油菜、芥菜型油菜

4、和白菜型油菜）的耐鹽能力并篩選獲得耐鹽種質(zhì)，對三個(gè)栽培種共203份資源材料進(jìn)行鹽脅迫發(fā)芽試驗(yàn)，結(jié)果表明:(a)從發(fā)芽率上看，白菜型油菜耐鹽能力最強(qiáng)，甘藍(lán)型油菜次之，芥菜型油菜最差。(b)進(jìn)一步聯(lián)合根長、胚軸長、單株鮮重、地上鮮重、葉綠素含量和電導(dǎo)率等六個(gè)性狀值比較，鑒定并篩選到白菜型油菜Br2、甘藍(lán)型油菜Bn1和Bn3等3份最耐鹽種質(zhì)。
　　(4)對耐鹽油菜品系WH126進(jìn)行對照(H2O)和鹽（214mmol/L NaCl溶液）處

5、理后發(fā)現(xiàn)，鹽脅迫顯著抑制其根系生長。通過兩個(gè)處理下四個(gè)不同時(shí)間點(diǎn)（0小時(shí)、3小時(shí)、12小時(shí)和24小時(shí)）的油菜根系進(jìn)行數(shù)字基因表達(dá)譜(Digital Gene Expression，DGE)測序分析，獲得了甘藍(lán)型油菜在鹽脅迫下的基因轉(zhuǎn)錄信息。進(jìn)一步通過與已經(jīng)公開的白菜型油菜基因組序列進(jìn)行比對，每個(gè)基因文庫得到大于3萬個(gè)同源基因的轉(zhuǎn)錄信息。將兩個(gè)處理下三個(gè)相同時(shí)間點(diǎn)（3小時(shí)、12小時(shí)和24小時(shí)）的基因表達(dá)水平進(jìn)行比較，分別得到了1704、1

6、477和1626個(gè)差異表達(dá)基因(DifferentiallyExpressed Genes，DEG)。通過對三個(gè)時(shí)間點(diǎn)差異基因選取交集，獲得了163個(gè)持續(xù)對鹽脅迫響應(yīng)的候選基因。GO和KEGG分析表明，參與脯氨酸代謝、肌醇代謝、糖代謝和氧化還原過程的基因可能參與油菜發(fā)芽期的耐鹽過程，這些基因包括脯氨酸脫氫酶基因(ProDH)、Δ1-吡咯啉-5-羧酸合成酶基因(P5CS)、肌醇加氧酶基因（MIOX）、細(xì)胞色素P450、2-酮戊二酸鐵Ⅱ(F