草地早熟禾耐熱性相關分子標記篩選

《草地早熟禾耐熱性相關分子標記篩選》是依託上海大學，由袁曉君擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：草地早熟禾耐熱性相關分子標記篩選
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：袁曉君
• 依託單位：上海大學

中文摘要

草地早熟禾是溫帶地區套用最廣泛的優質草坪草和牧草之一。但作為冷季型草，它時常會遭受高溫的脅迫，致使品質和成坪能力降低，因此選育耐熱品種成為其主要的育種方向之一。草地早熟禾本身具有極其複雜的遺傳背景和獨特的兼性單性繁殖方式，加之耐熱性是一個由多基因控制的複雜性狀，這些使得對該作物耐熱性的研究工作無法深入。本項目通過人工高溫處理，對候選無性系群體進行葉綠素光化效率（Fv/Fm）、電導率（EL）、葉綠素含量的檢測，並結合目測評分結果綜合評判單株的耐熱性。據此，構建耐熱和不耐熱無性系的基因池，再使用簡單序列重複（SSR）和相關序列擴增多態性（SRAP）標記對池進行多態性篩選。獲得的多態性分子標記將在另收集的一批草地早熟禾材料中進行驗證。通過分析後，這些篩選獲得的分子標記將被組合使用，試套用於草地早熟禾的耐熱性鑑定。同時，擴增片段序列將與網上資料庫進行比對，預測可能與耐熱性相關的基因信息。

結題摘要

作為一種優質的冷季型草坪草，草地早熟禾在我國面臨日益嚴重的夏季高溫脅迫。但草地早熟禾的繁殖方式和遺傳背景都十分複雜，很難利用常規研究方法進行深入高效的耐熱性育種和研究，因此本項目以分子標記為切入口，來尋找與草地早熟禾耐熱性相關的基因。 研究蒐集了一批國內外選育的品種和野生材料，對它們進行了表型考察和分子水平的遺傳多樣性分析，結果顯示這些材料遺傳背景較為豐富。接著，在人工氣候室內進行了近兩個月的40℃高溫脅迫，將近千株材料進行了耐熱性的排序，並通過304對SRAP引物和88對SSR引物對極端耐熱和不耐熱的各15個單株進行篩選，尋找出差異條帶。然後將這些條帶進行轉化，並在群體中進行鑑定，最終獲得12個與耐熱性相關的SCAR標記，但並未發現這些多態性條帶的序列與已報導的耐熱性或其它抗逆性基因有關。聯合使用S-me8×em2 和 S-me52×em5 標記，將大大提高對不耐熱材料的選擇效率。為了能更有的放矢的找到與草地早熟禾耐熱性有關的基因，研究增加了熱脅迫下 RNA 測序工作，對野生材料‘寧蘭’（越夏性弱）和國內栽培品種‘KBG03’（越夏性強）進行常溫和熱脅迫下轉錄組的測序和比對。通過De novo拼接共得到11萬多個unigenes，平均長度1100bp，比對發現與草地早熟禾最接近的物種是二穗短柄草。熱脅迫後，包括熱激蛋白在內的大量基因表達量發生變化，短時熱脅迫多於長時熱脅迫，‘寧蘭’多於‘KBG03’。耐熱相關基因的數據挖掘還在進行中。同時，半數蒐集材料還進行了兩年的田間成坪實驗，結果表明材料間存在越夏性差異，此外越夏性和耐熱性並不完全一致，可見越夏性是一個極其複雜的性狀。因此又增加了夏季田間乾旱和強光照的脅迫實驗，兩個脅迫因子會大大加重夏季的脅迫程度，但並非造成這些材料在本地區越夏性差異的原因。 本項目研究結果為草地早熟禾不耐熱材料的鑑定提供了穩定快捷的分子標記，還對本地區夏季草地早熟禾田間養護管理提出了建議。同時獲得的大量DNA和RNA水平的耐熱性相關片段信息，將為後續開展草地早熟禾耐熱基因挖掘和研究打下良好基礎。