盐胁迫下高粱能源相关性状的QTL定位与比较分析

Fresh stem weight, sugar content and juice content in stalk of sweet sorghum are the important bio-energy related traits, and sugar content is one of the important indicators of salt resistance. So far, the studies on salt resistance of sorghum have mainly focused on analysis of physiological and biochemical process, establishment of salt resistance evaluation method and screening of germplasm resources. However, little research has been reported about the genetic mechanism of salt resistance. Quantitative trait loci (QTL) for bio-energy related traits had been detected using recombinant inbred lines in normal fields in our preliminary work. In the present study, on the basis of above studies, QTL analysis for fresh stem weight, sugar content, juice content and other bio-energy related traits will be conducted in salt stress environment. Though comparing QTL detected in normal field and salt stress environment, stable and main effect QTL for above traits will be explored. The results of this study will provide theoretical basis for improvement of bio-energy related traits of sorghum.

茎秆产量、糖含量和汁液含量是甜高粱重要的能源性状，其中茎秆糖含量又是其抵御盐碱逆境的重要指标。目前对高粱的耐盐性研究主要集中在生理生化分析、耐盐方法评价及耐盐资源的鉴定和筛选，而对耐盐遗传机制的研究较少。前期我们利用石红137和L-甜杂交衍生的RIL群体连续三年对糖度和其他能源相关性状进行了QTL定位；本项目拟在上述研究的基础上，利用该群体进行连续两年全生育期盐胁迫处理，对成熟期茎秆糖含量和其他能源相关性状进行QTL定位；同时与前期定位的糖度和其他能源相关性状QTL进行横向和纵向比较，发掘有利于糖积累和提高糖产量稳定表达的主效QTL，为利用分子手段改良高粱糖产量性状提供一定的理论基础。

黄河三角洲地区有盐碱地180,000多公顷，多数土地含盐量高，不适合普通作物生长。因此，选择耐盐碱作物是黄河三角洲土地资源高效开发和利用的先决条件。高粱具有多重抗性，可在中、轻度盐碱地上生长。但是国内外对高粱耐盐分子遗传机制研究较少，在一定程度上制约了利用分子标记辅助选择改良高粱耐盐性的步伐。.本项目利用粒用高粱石红137和甜高粱L-甜杂交衍生的181个RIL家系，设置正常生长和盐胁迫两个处理，对苗高、苗鲜重、苗干重、抽穗期、株高、茎粗、分蘖数、生物量、秆鲜重、汁液重、糖锤度、可溶性糖、蔗糖、葡萄糖和果糖进行调查，利用复合区间作图方法，对控制上述15个性状的QTL进行定位和比较分析，得出以下结论：（1）长时间低度盐胁迫（14天）可显著抑制高粱幼苗生长；盐胁迫下qSH1-1和qSH7-2是控制苗高的主效QTL，同时该位点与成熟期控制高粱株高的QTL位于相同的标记区间。（2）盐胁迫使抽穗期变短，分蘖数减少，株高降低，茎秆变细，生物量降低，茎秆汁液减少。显著改变了上述6个性状的遗传模式。控制抽穗期的qHD-1-1，分蘖数的qTN-8和茎秆鲜重的qSFW-7在正常生长和盐胁迫下均可检测到，其余都是盐胁迫诱导表达的QTL。在两种生长环境中茎粗和汁液重分别受不同QTL控制。在两个环境中同时检测到3个控制株高和3个控制生物量的QTL，盐胁迫诱导的QTL数目较少。（3）盐胁迫可显著提高糖度、可溶性糖、蔗糖、葡萄糖和果糖含量。正常生长和盐胁迫条件下同时检测到qBrix-2。qBrix-2，qSSC-2和qSC-2均位于相同的标记区间Xtxp304-Xcup74。盐胁迫下检测到的控制可溶性糖含量的qSSC-7-1和蔗糖含量的qSC-7-1位于相同的标记区间SB4066-SB4107，控制可溶性糖含量的qSSC-7-2、蔗糖含量的qSC-7-2和葡萄糖含量的qGC-7均位于SB4117和SB4143之间。.本研究通过对正常生长和盐胁迫下苗期和生育后期相关性状QTL定位和比较分析，阐明了盐胁迫下控制各性状QTL的表达模式，为盐碱地利用分子标记辅助选择改良相关性状提供了可靠的分子标记，服务于盐碱地高粱分子育种。