摘要
小麦是世界上最重要的主粮作物之一，其产量影响国家粮食安全。但在生长发育过程中容易受到逆境胁迫而导致减产，盐胁迫就是制约小麦产量的重要因素之一。研究表明，小麦野生近缘物种中存在许多优异基因，其中滨麦和华山新麦草就具备矮杆、抗病、抗非生物胁迫等特点。因此，充分利用小麦野生近缘物种的优良性状，筛选高耐盐性的新种质，应用于小麦的耐盐碱育种，对充分利用盐碱地和解决目前粮食问题具有非常重要的现实意义。 本试验主要对小麦-滨麦和小麦-华山新麦草衍生系进行农艺性状调查、耐盐性鉴定、细胞学观察、基因组原位杂交分析（GISH）以及转录组分析。研究的结果如下： （1）对62份小麦-滨麦衍生系及其5份亲本、11份小麦-华山新麦草衍生系进行农艺性状调查并进行统计学分析，表型性状主要有株高、株型、穗长、穗形、芒长，产量性状有小穗数、小穗粒数、穗粒总数和分蘖。统计学分析发现滨麦衍生后代M11006-1的产量性状显著优于亲本。对上述78份材料进行耐盐性综合评价，以山融3号为阳性对照，中国春（CS）为阴性对照。通过主成分分析、隶属函数、系统聚类等方法将供试材料分为5类：高耐盐材料、耐盐材料、中耐盐材料、盐敏感材料和高盐敏感材料。进一步根据遗传背景将参试材料划分为3个群体类型，发现小麦-滨麦衍生系和小麦-华山新麦草衍生系中的不同种质间耐盐性差异极大，而亲本/普通小麦群体的耐盐性较为稳定。同时，小麦-滨麦衍生系的群体D值均值大于小麦-华山新麦草衍生系和亲本/普通小麦。 （2）在耐盐性综合评价的基础上，研究了不同耐盐类型材料之间生理指标的差异。分别测定了耐盐材料（M11006-1、H1-2、山融3号）和盐敏感材料（中国春小麦（CS）和TR77）的地上、地下部中Na+、K+含量。同过对比分析，发现盐胁迫下耐盐材料在叶片和根系中能够保持较低的Na+含量和较高的K+含量，同时耐盐材料的叶片和根系中K+/Na+也高于盐敏感材料。 （3）对高耐盐材料M11006-1进行细胞遗传学分析和耐盐机制初步探索。细胞学观察和基因组原位杂交（GISH）结果显示，M11006-1的44条染色体中有两条易位染色体来源于滨麦的Ns基因组。利用转录组测序技术，共得到4338个盐胁迫应答的差异表达基因（DEGs）。进行了GO功能注释，发现差异表达基因较多富集在氧化应激的响应、盐胁迫的响应、氧化应激、氧化物酶活性。KEGG富集分析发现，差异表达基因主要集中在了植物的代谢调节通路、对刺激的反应：非生物刺激和压力、激素信号传导、转运和代谢和氨基酸代谢中。由此可知，盐胁迫响应机制不是单一基因调控的简单过程，而是多个基因多个通路代谢的复杂调控网络。基于水稻的同源耐盐性基因在小麦幼苗不同组织的表达分析，筛选出5个与耐盐性相关的同源基因，以作为耐盐候选基因进行后续研究。 总之，本试验通过对78份重要种质材料进行农艺性状调查和耐盐种质筛选，发现小麦-滨麦衍生系M11006-1的产量性状优于其亲本，且耐盐性在78份种质材料和2个对照品种中表现最好。进一步分析了M11006-1的耐盐生理、分子机制，挖掘了一些盐胁迫应答关键基因，为耐盐遗传育种等奠定了重要基础。
NETL