半野生棉对新疆次生盐碱的应答机制及应用

基本信息
批准号:31530053
项目类别:重点项目
资助金额:275.00
负责人:王坤波
学科分类:
依托单位:中国农业科学院棉花研究所
批准年份:2015
结题年份:2020
起止时间:2016-01-01 - 2020-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:华金平,刘方,周忠丽,王星星,韦洋洋,卢合均,马玲玲,赵彦朋,蔡士虎
关键词:
组学研究QTL定位半野生棉次生盐碱应答机制
结项摘要

Cotton is the main natural fiber crop in China, but the cotton plantation areas have been reduced seriously with the decreasing of arable land. And thus cultivating saline lands is a alternative strategy. Xinjiang is the most important province for cotton production in China, though, that had faced the serious problem of soil secondary salinization. Upland cotton is the main cultivated cotton variety, characterised with limited genetic diversity. Semi-wild cotton, the wild-type upland cotton, is in the advantage of abundant genetic diversity, salt-tolerance, drought-tolerance and so on. This project is carried out to unravel and exploit the mechanism of response to soil secondary salinization stress in Xinjiang for semi-wild cotton. Quantitative trait loci (QTL) and omics analyses, combined with the elucidated aboitic response and regulation pathways in model organisms, were used to identify the genetic loci and candidate genes associated with abiotic-stress response. And then fine mapping and functional markers development were carried out for marker-assisted selection (MAS) breeding. Moreover, the soil secondary salinization stress response pathway were constructed based on the data of omics analysis and differentially expressed genes in this pathway were selected for functional analysis. And thus these may provide useful gene resource for improving soil secondary salinization stress tolerance in transgenic breeding.

棉花是我国主要的天然纤维作物,而随着耕地面积的不断减少,为了保障国家粮食及棉花安全,发展盐碱地植棉是一个重要策略。新疆是我国最主要的植棉区,但土地次生盐碱化严重。陆地棉是最主要的栽培种,但现有品种的遗传背景狭窄,其野生类型即半野生棉的遗传多样性丰富,有耐盐碱等优异基因源。本研究以前期新疆次生盐碱地鉴定出来的耐、感半野生棉材料为基础,通过构建遗传分离群体及各种组学分析,利用QTL定位和次生盐胁迫下耐、感材料间的转录组、小RNA组及蛋白组差异,发掘出半野生棉中与次生盐碱应答相关遗传位点并进行精细定位、候选基因的筛选及功能标记的开发,为将来棉花耐盐分子标记辅助育种提供参考;结合棉花现有基因组测序结果以及模式生物中相对明确的抗逆应答与信号转导途径,构建棉花次生盐碱胁迫的应答途径,并筛选出该途径中耐、感材料间差异显著的基因,通过遗传转化对这些基因进行功能验证,为将来转基因抗逆育种提供基因资源。

项目摘要

棉花是我国主要的天然纤维作物,而随着耕地面积的不断减少,为了保障国家粮食及棉花安全,发展盐碱地植棉是一个重要策略。新疆是我国最主要的植棉区,但土地次生盐碱化严重。陆地棉是最主要的栽培种,但现有品种的遗传背景狭窄,其野生类型即半野生棉的遗传多样性丰富,有耐盐碱等优异基因源。本项目结合室内水培以及在新疆利用次生盐碱地鉴定半野生棉材料;利用筛选出来的耐次生盐碱半野生棉材料,构建了阔叶棉32的遗传分离群体,获得5,550个bin的连锁图谱,检测到多环境耐盐碱的QTL 5个。构建了(中G5/中07)RIL群体遗传图谱,获得盐胁迫下产量和纤维品质稳定的5个QTL。获得了耐盐碱基因的精细定位QTL,并结合组学分析结果,筛选到GhCIPK6a和SnRK2等候选基因,进而克隆并转化拟南芥和棉花,验证了抗性功能。构建了棉花对碱胁迫响应的MARK基因调控网络,深入分析了棉花对盐碱应答反应的分子机制和抗性形成分子基础。通过转化拟南芥和棉花,重点研究了转录因子GhDof1、蛋白激酶基因家族GhSnRK2.6、异质型ACCase基因家族,发现这些基因能够明显提高棉花耐盐碱水平。结合棉花基因组测序新信息,完成三螺旋转录因子(TH)、CYP450、Alba、NLP、LEA、MATE、CDK和OSCA基因家族的分析,并通过遗传转化对这些基因进行功能验证,从而扩展了耐盐碱的基因资源。本项目任务的完成,获得了耐盐碱棉花半野生棉资源,揭示了棉花对盐碱应答的生物学机理,为提高棉花品种自身抗性的新技术、新方法,奠定了理论基础,也为将来耐盐碱转基因抗逆育种提供基因资源。. 本项目共发表论文42篇,其中SCI期刊论文38篇。在42篇论文中,第一标注的17篇,第二标注的16篇,第三标注的9篇。获得授权的发明专利5件,软件著作权2件。培养研究生16名,其中博士生9名,硕士生7名。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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