沈會權(quán)， 張英虎， 喬海龍， 臧 慧， 陶 紅， 欒海業(yè)， 陳 健， 陳 和

(江蘇沿海地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，江蘇 鹽城224002)

鹽害是影響作物產(chǎn)量的重要非生物脅迫，全球約6%的土壤受到鹽分脅迫，提高作物耐鹽性，是許多作物的育種目標(biāo)之一。大麥?zhǔn)鞘澜缟蟽H次于小麥、水稻、玉米的第4 大谷類作物，在禾谷類作物中耐鹽性最強(qiáng)［1-4］。分子育種技術(shù)被認(rèn)為是21 世紀(jì)作物改良的基礎(chǔ)技術(shù)［5］，分子標(biāo)記輔助選擇育種作為前沿作物育種技術(shù)，正逐漸成為作物育種的主流［6］。QTL(Quantitative trait locus)定位即尋找控制數(shù)量性狀的基因在基因組中的位置，許多研究者對大麥耐鹽性狀進(jìn)行了QTL 定位研究［7-12］。

隨著參考圖譜的建立，不同研究者利用不同群體定位到的QTL 對應(yīng)到參考圖譜上，進(jìn)而可以比較和利用不同的定位結(jié)果［13］。大麥已建立多個參考圖譜［14-15］。Marcel 等［16］定位了大麥褐銹病QTL，并整合前人定位的QTL 到參考圖譜上;Baum 等［17］將大麥耐濕性QTL 整理到BinMap 圖譜上。但對大麥耐鹽QTL 的整理目前還未見報道。本研究擬通過收集大麥耐鹽相關(guān)QTL，整理QTL 的表型變異解釋率，了解不同群體、不同耐鹽性狀的QTL 效應(yīng)構(gòu)成，并將利用不同群體定位到的耐鹽QTL 整合到參考BinMap 上，從總體上全面了解大麥耐鹽相關(guān)QTL，為開展大麥耐鹽分子育種研究提供信息。

1 材料與方法

1.1 參考圖譜的選擇

從網(wǎng)站(http://barleygenomics.wsu.edu)下載BinMap 圖譜，該圖譜是Steptoe×Morex 組合，利用1 764個標(biāo)記建立，總共包含了99 個Bin(由遺傳距離較近的標(biāo)記組成的區(qū)間)。

1.2 大麥耐鹽QTL 信息的收集

從已發(fā)表的文獻(xiàn)中收集大麥耐鹽相關(guān)的QTL 信息，包括QTL 名稱、所在連鎖群、其緊密連鎖標(biāo)記和表型變異解釋率。分析不同生長時期檢測的耐鹽指標(biāo)。將QTL 的表型變異解釋率大于等于10% 的QTL 定義為大效應(yīng)QTL，小于10%的QTL 定義為小效應(yīng)QTL，分析各耐鹽性狀QTL 的效應(yīng)構(gòu)成。將收集到的大麥耐鹽相關(guān)的QTL 按發(fā)芽期、苗期和成熟期3 個時期進(jìn)行分類。其中發(fā)芽期測定發(fā)芽率;苗期測定根干質(zhì)量，根鮮質(zhì)量，根中Na+、K+、SO2-4、Ca2+濃度及Na+∶ K+，相對芽鞘長度(鹽脅迫芽鞘長度/對照芽鞘長度)，芽鞘干質(zhì)量，芽鞘長度，芽鞘中Cl-、K+、Na+濃度及Na+∶ K+，鹽脅迫指數(shù)(鹽脅迫下芽鞘干質(zhì)量/對照下芽鞘干質(zhì)量)，葉片中葉綠素含量，葉片數(shù)，葉片干質(zhì)量，葉片鮮質(zhì)量，鹽脅迫下葉片鮮質(zhì)量/對照下葉片鮮質(zhì)量，植株存活率和黃葉數(shù)綜合指標(biāo);成熟期測定分蘗數(shù)、每行穗數(shù)、單株干質(zhì)量、單株粒數(shù)、單株穗數(shù)、株高、籽粒產(chǎn)量，共32 個耐鹽指標(biāo)。

1.3 大麥耐鹽QTL 在BinMap 上的整合

將QTL 緊密連鎖標(biāo)記和參考圖譜BinMap 加以比對，分為4 種情況:(1)QTL 緊密連鎖標(biāo)記位于BinMap 上，則該QTL 在BinMap 上的位置就用其緊密連鎖標(biāo)記在BinMap 上的位置來代表;(2)QTL 緊密連鎖標(biāo)記不在BinMap 上，但根據(jù)網(wǎng)站(http://wheat.pw.usda.gov/GG2/index.shtml)的 內(nèi)容能找到位于BinMap 上且和QTL 緊密連鎖標(biāo)記的遺傳距離較近(5 cM 之內(nèi))的標(biāo)記，將該標(biāo)記作為該QTL 在BinMap上的位置;(3)通過前兩種方法，雖然不能找到QTL 在Bin-Map 上的標(biāo)記，但通過Close 等［15］公布的信息可以了解該QTL 的緊密連鎖標(biāo)記在BinMap 上的位置，將其作為此QTL在BinMap 上的位置。(4)如果利用以上3 種方法仍找不到QTL 在BinMap 上的位置，則不加以分析。

2 結(jié)果

2.1 大麥耐鹽指標(biāo)及QTL 效應(yīng)分析

從大麥耐鹽QTL 相關(guān)文獻(xiàn)中收集到7 個群體，共整理出124 個大麥耐鹽QTL，其中6 個是雙親本衍生群體，采用連鎖定位方法進(jìn)行定位，包括64 個耐鹽QTL;另外1 個自然群體，采用關(guān)聯(lián)分析方法進(jìn)行定位，包括60 個耐鹽QTL。其中發(fā)芽期、苗期和成熟期分別檢測到5 個、106 個和13 個耐鹽QTL，苗期檢測到的QTL 最多，占85.5%。

在利用連鎖定位的6 個群體中，各耐鹽指標(biāo)定位的QTL數(shù)量為1 ～9 個，平均每個群體為1.9 個，表明耐鹽指標(biāo)在單個群體中只能定位到少數(shù)QTL。分析每個QTL 的效應(yīng)，發(fā)現(xiàn)連鎖定位的64 個QTL 中，有26 個QTL 為大效應(yīng)QTL，38個為小效應(yīng)QTL，其中芽鞘中SO2-4、Na+、芽鞘長度、相對芽鞘長度、鹽脅迫下葉片鮮質(zhì)量/對照下葉片鮮質(zhì)量、分蘗數(shù)、單株穗數(shù)、籽粒產(chǎn)量只檢測到小效應(yīng)QTL，表明大麥耐鹽是有大效應(yīng)QTL 和小效應(yīng)QTL 共同控制的，對于在連鎖群體中只檢測到小效應(yīng)的耐鹽指標(biāo)，由于今后利用的效率低，這些性狀不是理想的大麥耐鹽指標(biāo)性狀。

2.2 大麥耐鹽QTL 在BinMap 上的整合

將收集整理的124 個大麥耐鹽QTL 對應(yīng)到BinMap 上，發(fā)現(xiàn)大麥7 條染色體共99 個Bin 上，有55 個Bin 存在耐鹽QTL 位點(diǎn)，表明從總體上大麥耐鹽性受大量基因共同控制。

在單個群體中采用多個耐鹽指標(biāo)進(jìn)行大麥的耐鹽性分析，多個耐鹽指標(biāo)能檢測到共同的QTL 位點(diǎn)，如2H_Bin03、2H_Bin04、4H_Bin10 和6H_Bin06 所對應(yīng)的QTL 位點(diǎn)能被5個以上的耐鹽指標(biāo)檢測到，表明不同耐鹽指標(biāo)的QTL 定位結(jié)果具有一致性，被多個耐鹽指標(biāo)都能檢測到的QTL 相對于只能被單個耐鹽指標(biāo)檢測到的QTL 可靠性更高。

在整理的存在大麥耐鹽QTL 位點(diǎn)的Bin 中，1H_Bin07、

2H_Bin05、2H_Bin08、4H_Bin07、5H_Bin09、5H_Bin11、5H_Bin12、6H_Bin07、7H_Bin05 和7H_Bin07 這10 個Bin 能被2個以上不同群體同時檢測到，其中1H_Bin07 和2H_Bin05 在3 個群體檢測到，2H_bin08、4H_bin05 和7H_bin05 上同時存在苗期和成熟期QTL，表明雖然群體的遺傳結(jié)構(gòu)、耐鹽時期不同，但存在共同定位到的位點(diǎn)。能被多個群體檢測到的QTL 位點(diǎn)可利用性更高。

3 討論

3.1 大麥耐鹽QTL 的定位方法

在連鎖分析中，目前報道的大麥耐鹽QTL 采用的都是單QTL 模型，定位的QTL 間存在不同程度相關(guān)，定位結(jié)果不能真實反映檢測的表型變異解釋率。隨著多QTL 定位方法和上位性定位QTL 方法的提出［18］，在今后的大麥耐鹽QTL研究中，可利用QTL Network 等軟件，用多QTL 定位的方法，進(jìn)行上位性QTL 的研究，進(jìn)而全面了解大麥耐鹽的遺傳結(jié)構(gòu)［19］。

比較連鎖定位與關(guān)聯(lián)定位的特點(diǎn)，連鎖定位只能分析兩親本雜交后代的遺傳變異，而關(guān)聯(lián)定位能夠利用自然群體進(jìn)行定位，具有定位精確度高、等位變異廣泛和不需要進(jìn)行雜交群體構(gòu)建等優(yōu)點(diǎn)［20］，在植物研究中得到廣泛的應(yīng)用［21］。在大麥耐鹽QTL 研究中，關(guān)聯(lián)分析也得到了應(yīng)用［12］。

3.2 大麥耐鹽性QTL 的特點(diǎn)

在整理的124 個大麥耐鹽QTL 對應(yīng)的55 個Bin 中，有2H_Bin03、2H_Bin04、4H_Bin10 和6H_Bin06 能被5 個以上的耐鹽指標(biāo)檢測到，表明不同耐鹽指標(biāo)檢測到的QTL 位點(diǎn)存在一致性，但也有較大差異，因此單個耐鹽指標(biāo)性狀不能全面反映大麥耐鹽性，在大麥的耐鹽性研究中要聯(lián)合多個耐鹽指標(biāo)性狀進(jìn)行鑒定分析。

大麥發(fā)芽期、苗期和成熟期3 個階段中，耐鹽QTL 只有苗期和成熟期同時存在于2H_bin08、4H_bin05 和7H_bin05上，表明不同時期控制大麥耐鹽的位點(diǎn)不同，因此在大麥的耐鹽研究中，應(yīng)分別進(jìn)行發(fā)芽期、苗期和成熟期大麥耐鹽QTL 研究。在本研究中收集的124 個大麥耐鹽QTL 中，苗期定位的QTL 為106 個，而發(fā)芽期和成熟期總共僅為18 個，在今后的研究中應(yīng)加強(qiáng)大麥發(fā)芽期和成熟期耐鹽QTL 定位。

3.3 大麥耐鹽性QTL 在分子育種中的應(yīng)用

分子育種的基礎(chǔ)是了解目標(biāo)性狀的QTL 位點(diǎn)。本研究通過對前人大麥耐鹽QTL 的整理，將分散在不同群體的大麥耐鹽的124 個QTL 整理到參考圖譜BinMap 上，總共整理出55 個Bin 上存在大麥耐鹽QTL，特別是1H_Bin07、2H_Bin03、2H_Bin04、4H_Bin17、4H_Bin10 和6H_Bin06 覆蓋了5個以上QTL，這些區(qū)域存在控制耐鹽性基因的真實性較高，在今后的研究中應(yīng)重點(diǎn)了解這些位點(diǎn)在不同大麥品種中的等位變異效應(yīng)，找出大麥耐鹽性的增效等位變異類型，在大麥耐鹽性育種的親本組配和后代群體中選擇利用。

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