两个玉米自交系耐盐性差异的机理研究及主效QTL定位

Maize is one of the most important crops in China. It is very sensitive to salinity. Therefore, enhancing maize salt tolerance is crucial for maize productivity. We have in the past two years screened more than 200 maize inbred lines and found 2 lines that showed significant difference in salt tolerance. Some results were obtained in hydroponics under 160mM NaCl treated condition. The objectives of this study are to 1)study the physiological differences between the two inbred lines in terms of their biomass, the ratio of K+/Na+ concentration, proline content, SOD activity, etc.; 2)study salt-induced proteins by iTRAQ; and 3)map the major salt-tolerant QTLs using RIL(F2:6) and NIL(BC3F4) populations. Our results would shed new light on the mechanisms of maize salt tolerance at both physiological and proteomic levels. And the tightly linked molecular markers we developed would be benificial to marker-assisted selection and maize breeding.

玉米是我国第一大粮食作物，但是耐盐能力较差。在盐碱地面积不断扩大的今天，提高玉米耐盐性对保障我国粮食安全具有重要的意义。本小组前期研究中从200余份玉米骨干自交系里筛选出两个耐盐性差异极为明显的自交系（耐盐自交系F和感盐自交系P）。以这两个材料为基础，申请本项目，拟在水培体系中，通过比较分析盐害对这两个自交系的生物量、K+/Na+含量比、脯氨酸含量和SOD活性等的影响及差异，来理解玉米耐盐的生理学机制；进而，利用蛋白质组学技术分析盐害对这两个自交系蛋白表达的影响及差异，来探讨玉米耐盐的分子机制；最后利用这两个材料进行耐盐主效QTL定位，并开发耐盐相关连锁标记。通过以上研究，一方面为理解玉米耐盐机制提供新的思路，另一方面为玉米耐盐育种提供新的分子标记。

盐害是影响作物生长和产量的主要非生物胁迫之一。玉米是我国第一大作物，但耐盐能力较低。本研究采用大田3‰盐池和160mM NaCl水培的方法从多份玉米材料中筛选出盐胁迫极端差异材料F63（抗）和F35（感），研究玉米在盐胁迫下的生理学、蛋白质组学和遗传学基础。在160mM NaCl处理下，F63相对于F35较小的电导率升高和K＋/Na＋降低反映了这一材料对膜的完整性和离子稳态具有较强的保持能力，低的渗透势使其维持胞内较高的相对含水量，从而在盐胁迫下表现出较好的形态。两材料的比较蛋白质组学分析获得的14-3-3、PIP、Cys蛋白酶等差异蛋白，揭示了耐盐与感盐材料在离子胁迫、渗透胁迫和多重胁迫交汇过程中的蛋白质水平基础。以F63和F35的重组自交系群体为材料，通过不同NaCl浓度的大田和水培实验，对玉米耐盐能力、钠钾离子含量、相对含水量等性状进行QTL定位。共检测到20个加性QTL和9对上位性QTL，可解释表型变异的0.98-58.33％。第1、3、5号染色体上的QTL簇是育种回交转育的重点。其中一个主效QTL通过精细定位已获得候选基因。