耐旱、优质啤用大麦种质资源的发掘和相关基因鉴定

干旱胁迫下啤用大麦产量下降、品质恶化，随着我国啤用大麦产区从东南沿海向北方的转移，干旱对啤用大麦生产可持续发展的影响日趋突出。本项目在申请人多年研究啤用大麦品质基因型和环境效应以及种质资源评价与创新基础上，以近200份国内外啤用大麦品种和200余份青藏高原一年生野生大麦基因型为材料，在干旱胁迫条件下比较分析耐旱、籽粒产量和麦芽品质的基因型差异，通过遗传作图和转录组分析，明确干旱胁迫下麦芽品质基因型差异的分子机理和栽培品种与野生大麦之间在产量、麦芽品质相关抗旱响应基因RNA转录水平上表达丰度的差异，在全基因组水平上分析兼具干旱耐性和高品质麦芽相关候选基因的多态性，发掘可用于大麦分子育种的耐旱和优异麦芽品质性状的分子标记。本项目研究结果可完善和丰富啤用大麦品质遗传及改良理论，为优质育种提供特异种质材料和筛选技术。

干旱胁迫下啤用大麦产量下降、品质恶化，随着我国啤用大麦产区从东南沿海向北方的转移，干旱对啤用大麦生产可持续发展的影响日趋突出。本项目在申请人多年研究啤用大麦品质基因型和环境效应以及种质资源评价与创新基础上，以近200份国内外啤用大麦品种和200余份青藏高原一年生野生大麦基因型为材料，在干旱胁迫条件下比较分析耐旱、籽粒产量和麦芽品质的基因型差异，通过遗传作图和转录组分析，明确干旱胁迫下麦芽品质基因型差异的分子机理和栽培品种与野生大麦之间在产量、麦芽品质相关抗旱响应基因RNA转录水平上表达丰度的差异，在全基因组水平上分析兼具干旱耐性和高品质麦芽相关候选基因的多态性，发掘可用于大麦分子育种的耐旱和优异麦芽品质性状的分子标记。取得的主要结果及其科学意义为：（1）揭示了我国青藏高原一年生野生大麦与栽培大麦的进化关系，明确我国的青藏高原及其周边地区是世界栽培大麦的一个重要进化与起源中心，结束了长期来国际上关于西藏野生大麦存在与否的争论，并阐明了该地区野生大麦的遗传多样性，可为大麦及其它谷类作物的抗逆育种提供丰富的基因资源；（2）鉴定到耐旱强、麦芽品质表现稳定的青藏高原一年生野生大麦优异种质材料ZX15和ZX147，水分胁迫下大麦籽粒降低，蛋白质含量提高，同时导致beta-葡聚糖含量降低与beta-淀粉酶活性增加，而ZX15和ZX147以上各参数受干旱胁迫的影响均相对较小，可应用于啤用大麦品质育种；（3）阐明了大麦根系表皮细胞离子流对干旱胁迫的原初响应及其与抗旱的关系，利用MIFE技术检测干旱胁迫下不同耐旱大麦品种根系离子流的变化，发现钾离子内吸与质子外排是大麦根系细胞对干旱胁迫的通用响应模式，其增强程度与抗旱呈正向关系，由此可以用于耐旱基因型的鉴定或筛选；（4）初步分析了干旱胁迫对不同耐旱基因型的代谢组及麦芽品质相关基因表达的影响，发现耐旱野生野生大麦基因型XZ147在干旱胁迫下代谢组及 β-葡聚糖合成酶表达的变化相对较小，即保持相对的稳定性。