近日，中科院西雙版納熱帶植物園熱帶稻種保護與遺傳改良研究組吳鋒玲等，成功定位到“海稻86”耐鹽相關(guān)基因。這一新的重要成果，對解析水稻耐鹽機理，以及我國新的優(yōu)質(zhì)耐鹽水稻品種的選育具有重要意義。

 

　　改善水稻的耐鹽性很重要

 

　　在全球范圍內(nèi)，至少有6%的土地受到鹽分的影響，而濃度為50毫摩爾/升的鹽水，會使眾多水稻品種的產(chǎn)量減少一半。因此，努力提升水稻的耐鹽性，可有效增加邊際鹽堿土地的利用率，并提高作物的產(chǎn)量，這對保障糧食安全、增加土地產(chǎn)出和減少貧困都至關(guān)重要。

 

　　此前的調(diào)查研究結(jié)果表明，水稻在幼苗、生殖和2—3葉期最容易受到鹽脅迫的影響。鹽度的高低，會在滲透脅迫、離子毒性和氧化脅迫3個階段影響水稻生長。在精英種質(zhì)資源中鑒定耐鹽數(shù)量性狀基因座或相關(guān)基因并將其應(yīng)用于培育新的耐鹽品種具有巨大的價值。

 

　　近年來，由袁隆平院士領(lǐng)銜的青島海水稻研究發(fā)展中心致力于“海水稻”研發(fā)，利用基因測序技術(shù)，篩選出天然抗鹽、抗堿、抗病基因，通過常規(guī)育種、雜交與分子標(biāo)記輔助育種技術(shù)，計劃在3年內(nèi)選育出可供產(chǎn)業(yè)化推廣、每畝單產(chǎn)300公斤以上的耐鹽水稻品種。目前發(fā)展中心已經(jīng)取得階段性成果，2016年試驗種植中突破畝產(chǎn)500公斤，2017年在使用含鹽量0.6%咸水灌溉的實驗田，小面積測產(chǎn)最高每畝單產(chǎn)達到621公斤。2018年篩選出176份優(yōu)良材料在全國5大典型鹽堿地試種。

 

　　51個基因座與鹽脅迫相關(guān)

 

　　水稻大都指淡水稻。海稻不是新品種而是與水稻、旱稻并列的稻類。

 

　　1986年，我國農(nóng)業(yè)科研人員陳日勝在羅文烈教授帶領(lǐng)下，在廣東省湛江市普查紅樹林資源時，在燕巢村海邊發(fā)現(xiàn)一株比人還高、看似蘆葦?shù)�結(jié)著穗的稻子。在羅文烈教授叮囑下，陳日勝收下522粒種子，通過30多年的繁育，將這種海水稻種子延續(xù)至今，并將其命名為“海稻86”。

 

　　在此期間，陳日勝等人曾對在正常和高鹽度條件下生長的“海稻86”進行轉(zhuǎn)錄組分析，并鑒定了大量鹽誘導(dǎo)的差異表達基因，他們將這些基因分為五肽重復(fù)序列家族、過氧化物酶基因、消化道基因、多抗菌擠壓蛋白家族基因、谷胱甘肽S-轉(zhuǎn)移酶基因。“通過在不同鹽濃度下生長的‘海稻86’的各種性狀的全基因組相關(guān)分析，此前的研究發(fā)現(xiàn)了與鹽脅迫顯著相關(guān)的51個基因座。”吳鋒玲說。

 

　　“海稻86”雖已被證明具有很強的耐鹽堿、耐淹和耐貧瘠土地生長的能力，但人們對這種寶貴資源的認識和研究還不足，對其耐鹽性機理也不清楚，更沒有數(shù)量性狀基因座圖譜或?qū)ζ淠望}性機理的分析報道。

 

　　分子標(biāo)記定位出與耐鹽性高度關(guān)聯(lián)的基因座

 

　　吳鋒玲和徐鵬研究員、余迪求研究員等人在此次最新研究中發(fā)現(xiàn)，在鹽土環(huán)境條件下，耐鹽種質(zhì)資源“海稻86”在幼苗期就表現(xiàn)出比普通水稻品種更高的耐鹽性，遺傳分析結(jié)果顯示對鹽敏感為顯性。

 

　　他們利用“海稻86”為供體親本，云南粳型水稻品種“滇粳優(yōu)1號”為受體親本，構(gòu)建了F2群體并進行分離群體分組分析法測序分析，在1號染色體上確定了一個2.78Mb的區(qū)域作為候選區(qū)域。為了進一步縮小候選區(qū)域范圍，他們還利用分子標(biāo)記進行數(shù)量性狀基因座定位，最終獲得了一個對表型貢獻率超過60%的主效數(shù)量性狀基因座，并將其命名為qST1.1。研究組進一步培育片段替換系和滲入系，通過表型證實qST1.1確實與“海稻86”的耐鹽性有關(guān)，而且具有較高的產(chǎn)量和品質(zhì)。

 

　　這一新發(fā)現(xiàn)，為我國選擇耐鹽水稻品種提供了一種新的有效途徑，將有助于水稻耐鹽機理的解析和利用分子選育優(yōu)質(zhì)耐鹽水稻品種。相關(guān)研究結(jié)果近期發(fā)表在國際分子多樣性保護組織旗下的《農(nóng)藝學(xué)》期刊上。

 

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