玉米耐盐种质资源挖掘及耐盐性的生理分子机理研究

The maize production plays a major role in development of animal husbandry, food and industry. Soil salinzation has a strong influence on maize growth. The improvement of salt tolerance has great significance for the settlement of sustainable development in maize. On the bases of past co-operative researches, an EMS (Ethyl methane sulfonate) mutant library from B73 and elite inbred population in maize will be used to this study by way of molecular biology, genetics, biochemistry, cell biology, etc. The inbred genotypes will be identified, and salt-tolerant germplasm resources will be selected under salt stress. The important osmolyte related with salt tolerance will be regarded as the physiological mark in maize breeding for salt tolerance through the research of physiological adjustment mechanism on seed germination. Molecular mark and superior haplotype related with salt tolerance will be discovered by functional gene cloning and association analysis between the types of haplotype and salt tolerance. The molecular mechanism of Na+/H+ exchanger or antiporter SR1 with salt tolerance will be explained. The objective of this study is to provide theory, germplasm resources and identifiable mark, and improve the ability for genetic breeding with salt tolerance in maize.

玉米生产对畜牧、食品和加工等行业的发展起着重要的支撑作用，土壤盐碱化极大的影响了玉米生长，提高玉米的耐盐性对于解决我国玉米持续发展问题有着重要意义。本项目在前期相关合作研究的基础上，通过分子生物学、遗传学、生物化学和细胞生物学等研究手段，利用甲基磺酸乙酯(EMS)诱变突变体库和骨干玉米自交系群体，鉴定自交系基因型，在盐胁迫下筛选玉米萌发阶段耐盐的种质资源，研究玉米在萌发阶段盐胁迫的生理生化调节机理，鉴定耐盐的重要渗透调节物，作为玉米耐盐育种的生理标记；克隆玉米萌发阶段耐盐相关功能基因，进行单倍型类型与耐盐性的关联分析，挖掘耐盐基因的优异单倍型，开发耐盐相关性状的分子标记；阐明Na+/H+逆向转运蛋白SR1在萌发阶段参与玉米耐盐的分子机理。为耐盐育种提供理论、种质资源及鉴定选择标记，提升玉米耐盐遗传育种水平。

玉米生产对稳粮保供、畜牧和加工等产业的发展起着重要支撑作用。盐碱地在我国分布广泛，且不同地区盐碱组成不一致，土壤盐碱化极大的影响了玉米生长，提高玉米的耐盐性对于解决玉米提质扩量有着重要意义。本研究以自交系B73背景材料构建的EMS突变体为研究材料，在宁夏的盐碱地进行田间胁迫鉴定和室内盐碱胁迫处理，筛选出耐盐碱能力较强的M1130、M483等突变体，分析不同盐碱胁迫试验玉米生长发育及生理指标物质，筛选出玉米材料盐碱耐性鉴定方法，初步确定萌发期是宁夏玉米耐盐碱性鉴定的主要时期，鉴定出耐盐碱性强的玉米杂交种和5个耐盐碱田间评价指标。研究了野生型B73及突变体Mut85萌发期不同时间节点耐盐相关生理指标及酶活性变化，转录组测序和代谢组测序，进行差异表达基因分析和差异代谢物分析；结合生理指标数据，整合所有的差异表达基因及差异代谢物，结合功能富集信息，获得了与抗盐性相关的通路及关键候选基因，并分析了关键候选基因不同处理时间的相对表达量；构建了耐盐碱突变体与B73的回交群体。本研究建立的玉米耐盐碱鉴定方法，筛选出了玉米耐盐碱种质材料，揭示了耐盐碱生理分子机理，提高了玉米耐盐碱材料创制和新品种培育效率，有助于扩大玉米种植区域，提高玉米产量和品质。