摘要
近年来，土壤盐碱化成为限制农业生产发展的主要因素。大多数植物对盐碱非常敏感，无法在盐碱胁迫下完成整个生命周期。高粱(Sorghum bicolor(L.)Moench)起源于非洲萨赫勒的贫瘠地区，该地区土壤盐碱度比较高，因此高粱在长期的种植过程中具备了较强的耐盐碱能力。本研究以前期构建的269份高粱核心种质为研究对象，开展不同生育期的耐盐碱性鉴定，筛选耐盐碱种质，在此基础上，利用全基因组关联分析检测显著位点和挖掘耐盐碱候选基因。研究结果如下: 1、高粱芽期耐盐碱性鉴定评价。随机选取六份材料进行预实验，利用4个浓度梯度的混合盐碱溶液(NaCl∶Na2SO4∶NaHCO3∶Na2CO3=9∶1∶1∶9)进行胁迫处理，观察记录高粱的出苗情况，测定第4天发芽势，第7天发芽率，最终选择100 mmol/L作为芽期耐盐碱鉴定的最适浓度。利用确定的最适浓度对269份核心种质开展了芽期耐盐碱性鉴定，并根据相对发芽势、相对发芽率的平均隶属函数值U1对核心种质进行芽期耐盐碱性综合评价。结果表明，盐碱胁迫下两个指标与对照存在显著差异;利用平均隶属函数值进行聚类分析，将269核心种质分为5个等级，其中强耐盐碱种质19份，耐盐碱种质47份，中等耐盐碱种质100份，盐碱敏感型种质73份，盐碱极敏感型种质30份。 2、高粱苗期耐盐碱性鉴定评价。通过预实验确定60 mmol/L的混合盐碱浓度作为高粱苗期耐盐碱鉴定的最适浓度。测量了苗长、根长、苗鲜重、根鲜重、苗干重、根干重六个指标，采用平均隶属函数U2值进行苗期耐盐碱性综合评价。结果表明，盐碱胁迫下处理的6个指标与对照存在显著差异。基于U2值进行聚类分析，将269份高粱核心种质划分为5个等级，其中强耐盐碱种质7份，耐盐碱种质73份，中等耐盐碱种质85份，盐碱敏感型种质93份，盐碱极敏感型种质11份。对于高粱的形态建成初期，芽期的发芽势和发芽率与苗期的各个指标间均无显著相关性，两个时期共同鉴定到一份强耐盐碱种质。 3、高粱全生育期耐盐碱性鉴定评价。在山西定襄土壤含盐量0.3％、pH=8的盐碱地开展了为期两年的田间全生育期耐盐碱性鉴定,测定株高、茎粗、主穗长度、分蘖数、单株穗数、出苗率、生长天数、单株穗重、单穗粒重、千粒重10个指标，采用耐盐碱综合评价D值进行全生育期耐盐碱性综合评价。结果表明，盐碱胁迫处理下10个指标测定值与正常对照处理存在差异，10个指标的耐盐碱系数存在不同程度的相关性，分蘖数和单株穗数的相关性最强;根据D值利用聚类分析将269份高粱种质资源分为5个等级，强耐盐碱种质9份，耐盐碱种质58份，中等耐盐碱种质132份，盐碱敏感型种质60份，盐碱极敏感型种质10份。三个时期的聚类结果仅芽期和全生育期存在着显著的弱相关，相关系数为0.17。三个时期共同鉴定到8份耐盐碱种质，16份敏盐碱种质。 4、全基因组关联分析挖掘高粱耐盐碱候选基因。利用2,319,254个高质量SNP标记，采用EMMAX中混合线性模型对269份核心种质的的芽、苗期和全生育期耐盐碱相关性状进行全基因组关联分析。群体结构分析显示269份核心种质可以分为4个亚群，平均衰减距离为159Kbp。芽期相对发芽势和平均隶属函数值共鉴定到27个显著SNP标记，苗期的相对根长鉴定到5个显著SNP标记，全生育期的株高和单株穗数耐盐碱系数的BLUE值鉴定到45个显著的标记。通过基因功能注释筛选芽、苗期和全生育期耐盐碱候选基因40个。
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