小麦在盐碱和涝渍条件下籽粒灌浆稳定性全基因组定位

《Journal of Soil Science and Plant Nutrition》：Genome-Wide Mapping of Grain Filling Stability Under Salinity and Waterlogging in Wheat

　　

摘要

目的

盐碱化和水淹日益限制灌溉及排水不良土壤中小麦的生产力。我们检验了以下假设：在这些胁迫条件下，籽粒灌浆稳定性受部分共享的产量稳定性位点和影响离子平衡及胁迫后恢复的特异性位点共同控制。

方法

在一个包含111个春小麦基因型的多样化关联群体中，跨越两个小麦生长季节，在对照、盐碱、水淹及验证性复合胁迫条件下进行评估。记录了籽粒灌浆、产量、生理、离子及恢复性状。进行了胁迫/对照指数、胁迫敏感性指数、描述性统计、广义遗传力、方差分析、全基因组关联定位、候选基因注释、单倍型对比及定量实时PCR验证等分析。

结果

盐碱化和水淹降低了千粒重、籽粒产量、平均籽粒灌浆速率、灌浆持续时间、持绿性、恢复能力及籽粒产量–千粒重稳定性指数。盐碱化主要提高了旗叶钠钾比，而水淹对灌浆持续时间、小穗籽粒数、持绿性及恢复能力的抑制作用更为显著。耐性表现为维持籽粒重量、籽粒产量、平均灌浆速率及恢复能力，并减少离子失衡。全基因组关联定位鉴定出由wsnp_BE497740B_Ta_2_1标记的3B染色体盐碱化热点区域，以及由wsnp_Ex_c11827_18986376标记的2A染色体水淹位点。八个优先候选基因，包括GYF结构域、C2H2锌指、bZIP、三螺旋、GATA、MADS-box、TCP及胁迫响应候选基因，表现出胁迫响应性表达。

结论

研究结果确定了可重复的生理指标、耐受基因型、标记-性状关联及候选调控基因，可用于改善小麦在盐碱和水淹环境下的籽粒灌浆稳定性。