張蕾，侯雅靜，張曉軍，李欣，喬麟軼，暢志堅

（山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所，作物遺傳與分子改良山西省重點實驗室，山西太原030031）

小偃麥滲入系耐鹽性鑒定及其在F2群體中的遺傳分析

張蕾，侯雅靜，張曉軍，李欣，喬麟軼，暢志堅

（山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所，作物遺傳與分子改良山西省重點實驗室，山西太原030031）

小麥耐鹽品種選育對于改良和利用鹽堿地、增加糧食產(chǎn)量具有重要意義。CH7124是由小麥和中間偃麥草Z1141雜交、回交而來的高代滲入系，在苗期對鹽脅迫環(huán)境表現(xiàn)出高度耐受性，耐鹽表現(xiàn)與其外源親本Z1141和小偃麥TAI8335相似。對CH7124/綿陽11的F1及F2群體耐鹽鑒定結(jié)果表明，CH7124的耐鹽性可能受2個以上QTL控制。采用分離群體分組分析法，以100個SSR標(biāo)記對親本CH7124和綿陽11以及F2群體的耐鹽/敏感池進(jìn)行篩選，結(jié)果獲得2個多態(tài)性標(biāo)記Xwmc175和Xgwm213。根據(jù)中國春缺體-四體鑒定結(jié)果，推測CH7124的2B和5B染色體上可能各存在一個耐鹽相關(guān)QTL。

小麥；中間偃麥草；耐鹽；遺傳分析

土壤鹽漬化是全球農(nóng)業(yè)面臨的嚴(yán)重挑戰(zhàn)，目前世界上15%的土地由于鹽害而無法耕種。在我國，鹽漬化和次生鹽漬化土地高達(dá)4 000萬hm2以上，約占全國總耕地面積的10%[1]。大水漫灌、施用改良劑等方法雖能在一定程度上降低土壤的含鹽量，但成本較高，不適于大范圍推廣，而培育耐鹽品種可最大程度地利用鹽漬化土壤[2]。小麥?zhǔn)俏覈酥潦澜绲闹饕募Z食作物，廣泛發(fā)掘耐鹽種質(zhì)、選育小麥耐鹽品種，是充分改良和利用鹽堿地、解決世界糧食危機(jī)的一個重要途徑。

在小麥耐鹽品種選育過程中，雜交育種仍是較為普遍和有效的方法。國內(nèi)利用雜交手段已育成TBT6號、魯麥10號、輪抗6號、輪抗7號、新春16、新春29、滄6001和新冬34等耐鹽小麥品種[3-5]。其中，小麥近緣種屬在雜交育種中為優(yōu)異耐鹽性的重要來源。已有研究將多枝賴草（Leymus multicaulis Kar.et Kir.Tzvel.）的耐鹽性狀成功導(dǎo)入普通小麥品種中國春[6]。此外，來源于一粒小麥（Triticum monococcum）的耐鹽基因Nax1和Nax2已被導(dǎo)入硬粒小麥品系Tamaroi，可使該品系在鹽堿地條件下增產(chǎn)達(dá)25%[7]。

中間偃麥草（Th.intermedium，2n＝42）是多年生小麥野生近緣草本植物，原產(chǎn)于東歐，適應(yīng)性極強(qiáng)，在中輕度鹽化土壤上仍能很好地生長[8]，已成為小麥耐鹽性遺傳改良中的寶貴資源[9]。亓?xí)岳賉10]利用中間偃麥草與小麥品種煙農(nóng)15雜交，獲得具有高耐鹽性的3個八倍體小偃麥材料和1個附加系山農(nóng)120211[11]。

作物遺傳與分子改良山西省重點實驗室利用中間偃麥草Z1141與普通小麥雜交獲得小偃麥材料，將其再與小麥品種雜交，先后獲得一批小偃麥異附加系、異代換系、易位系[12-14]。CH7124是由八倍體小偃麥TAI8335[12]與普通小麥品種雜交、回交得到的新品系[13，15]，本研究旨在通過對CH7124及其遺傳群體進(jìn)行苗期耐鹽鑒定和分子標(biāo)記檢測，推斷CH7124所攜帶的耐鹽基因/QTL數(shù)目以及所在染色體的位置，為小麥抗逆育種提供種質(zhì)資源和分子標(biāo)記。

1 材料和方法

1.1 小麥材料

用于耐鹽鑒定的材料包括中間偃麥草Z1141、八倍體小偃麥TAI8335（晉春5號/Z1141//晉麥33）、小偃麥滲入系CH7124（晉麥33/TAI8335//冀麥26*2）、普通小麥品種綿陽11以及CH7124/綿陽11的F1和F2群體（包含112個單株），同時以中國春作為對照品種。上述材料均由山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所提供。用于分子標(biāo)記檢測的中國春缺體-四體材料由美國農(nóng)業(yè)部種質(zhì)研究中心惠贈。

1.2 耐鹽性鑒定

1.2.1 幼苗培養(yǎng)選取籽粒飽滿的材料種子，用1%的NaClO浸泡15 min，之后于28℃浸種，種子露白后移至泡沫板上的海綿孔中，每孔放置1粒種子。將泡沫板放在注有清水（鹽酸調(diào)節(jié)pH值為5.5）的塑料盒中。除F2群體材料外，每個試驗材料設(shè)置10次重復(fù)。

1.2.2 鹽分脅迫處理幼苗長至兩葉一心期后移到含140 mmol/LNaCl的Yoshida營養(yǎng)液[16]中。脅迫期間室溫控制在25～30℃，濕度60%～70%，營養(yǎng)液pH值為5.5。

1.2.3 鹽害級別鑒定在鹽分脅迫處理后第7天和第14天調(diào)查鹽害級別[17]。根據(jù)幼苗生長狀況將苗情分為6級：0級，無受害癥狀，生長正常；1級，生長基本正常，含3片綠葉；2級，生長基本正常，含3片綠葉，葉尖青枯或葉片變黃；3級，幼苗生長受抑制，有2片綠葉；4級，嚴(yán)重受害，僅有1片綠葉或僅心葉存活；5級，整株枯死或接近死亡。將0～2級定義為耐鹽（tolerance，T），3～5級定義為鹽敏感（sensitivity，S）。用SAS8.0作卡方適合性檢測。

1.3 SSR標(biāo)記分析

在第1次耐鹽鑒定后，剪取幼苗部分葉片，采用SDS法提取基因組總DNA。采用分離群體分組分析法（bulked segregant analysis，BSA）在F2群體中選取10株耐鹽植株（0級或1級）和10株鹽敏感植株（4級或5級），分別將DNA等量混合建池。選取100對分布于小麥21條染色體的SSR引物[18]，先后在親本和性狀池間篩選多態(tài)性，之后利用缺體-四體材料對差異標(biāo)記進(jìn)行染色體定位。

PCR擴(kuò)增體系為20 μL：2 μL10×Buffer，0.4 μL 10 mmol/L dNTP，0.2 μL 1 U Takara Taq酶，2.5 μL 10 mmol/L引物和2 μL 40 ng模板DNA和12.9 μL雙蒸水。反應(yīng)擴(kuò)增程序為：95℃變性5 min；95℃變性40 s，50～60℃復(fù)性45 s，72℃延伸1 min，35個循環(huán)；72℃延伸10 min。對擴(kuò)增產(chǎn)物用8%非變性聚丙烯酰胺凝膠（Acr∶Bis＝29∶1）進(jìn)行電泳，經(jīng)硝酸銀染色后觀察照相。

2 結(jié)果與分析

2.1 CH7124的苗期耐鹽性鑒定

從表1可以看出，對照品種中國春表現(xiàn)為鹽敏感，表明鹽脅迫處理所用的溶液濃度均較為合理，鑒定結(jié)果可以使用；CH7124的10株幼苗均表現(xiàn)為耐鹽，其中，5株0級、4株1級、1株2級，耐鹽表現(xiàn)與其野生親本中間偃麥草Z1141和TAI8335相似，初步推斷CH7124耐鹽性狀來自于中間偃麥草；小麥品種綿陽11表現(xiàn)為鹽敏感。

表1 供試材料苗期耐鹽性鑒定

2.2 群體耐鹽性遺傳分析

CH7124/綿陽11的F1植株在苗期表現(xiàn)為耐鹽（7株）和鹽敏感（3株），表型介于其親本CH7124（Pt）和綿陽11（Ps）之間；在CH7124/綿陽11的F2群體中，耐鹽（0～2級）個體為97株，敏感（3～5級）個體為15株，分離比不符合孟德爾遺傳中3∶1的理論比例（χ2＝0.005，P＞0.05）。初步推斷CH7124的耐鹽性由2個以上的QTL控制。

2.3 耐鹽QTL的染色體定位

在所選的100對SSR引物中，有28對在親本CH7124和綿陽11間存在多態(tài)性，其中，只有Xwmc175-2B和Xgwm213-5B在性狀池間呈現(xiàn)多態(tài)性，表明這2個SSR標(biāo)記可能與耐鹽性連鎖。利用中國春第2和第5同源群的缺體-四體材料進(jìn)行檢驗，證實Xwmc175和Xgwm213分別位于2B和5B染色體上（圖1）。

3 討論與結(jié)論

3.1 CH7124的利用價值

廣泛種植耐鹽小麥品種是有效改良和利用鹽堿地、增加糧食產(chǎn)量的最佳途徑，而發(fā)掘小麥近緣物種的耐鹽基因/QTL，對培育耐鹽新品種具有重要意義。CH7124是以八倍體小偃麥TAI8335與小麥品種雜交、回交選育的品系，通過耐鹽鑒定和群體遺傳分析得出，CH7124具有與其外源親本中間偃麥草相似的優(yōu)異耐鹽性，可能由2個以上QTL控制。在CH7124中利用基因組原位雜交技術(shù)已經(jīng)檢測不到任何外源片段[15]，細(xì)胞學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)，其所含的耐鹽性可以穩(wěn)定遺傳給后代。此外，該材料還攜帶有一個抗白粉病基因[15]，因此，CH7124可作為一個兼抗白粉病的耐鹽新種質(zhì)，用于小麥品種改良或種質(zhì)創(chuàng)新。

3.2 CH7124的耐鹽性QTL

通過SSR標(biāo)記篩選初步確定，CH7124中所含的2個耐鹽相關(guān)QTL分別位于2B和5B染色體上，而其2BL染色體上還攜帶有抗白粉病基因Pm－CH7124，由于CH7124的抗病性和耐鹽性均來源于中間偃麥草，因此，2B染色體上的耐鹽相關(guān)QTL很可能與PmCH7124位于同一位點，接下來將用Pm－CH7124的連鎖標(biāo)記對耐鹽群體進(jìn)行檢測；另一個耐鹽QTL位于5B染色體上，而已有研究表明，小麥材料98-160（延小賴TM413）[19]和SQ1[20]的5B染色體上各存在1個耐鹽基因，由于前者為小麥和延安賴草的雜交后代，后者為春小麥組合Highbury× TW269/9/3/4[21]的高代自交品系，因此，CH7124中5B染色體上耐鹽QTL的來源與上述2個耐鹽基因均不相同，可能是一個新的位點，下一步將在2B和5B染色體上開發(fā)更多的標(biāo)記，對CH7124所含的耐鹽QTL進(jìn)行定位。

［1］Bot A J，Nachtergaele F O，Young A.World soil resources reports: land resource potential and constraints at regional and county levels [R].Italy：Food and Agriculture Organization of the United Nations，2000：17-18.

［2］Hajkowicz S，Young M D.An economic analysis of revegetation for dry land salinity control on the lower Eyre Peninsula in South Australia[J].Land Degradation and Development，2002，13：417-428.

［3］胡云霖，張湘泉，楊慶銘.冬小麥新品種TBT6號的選育[J].天津農(nóng)業(yè)科學(xué)，1995，1（3）：15-16.

［4］裴自友，溫輝芹，任永康，等.小麥的耐鹽性及其改良研究進(jìn)展[J].作物研究，2012，26（1）：93-98.

［5］趙松山，王奉芝，陸麗，等.抗旱耐鹽型小麥品種滄6001的選育[J].華北農(nóng)學(xué)報，2000，15（增刊）：113-117.

［6］魏景芳，秦君，王淳，等.小麥與多枝賴草耐鹽純合易位系的培育及GISH鑒定[J].華北農(nóng)學(xué)報，2004，19（1）：40-43.

［7］Richard J.Australian researchers develop highest-yielding salt-tolerant wheat[EB/OL].[2010-04-26].http://www.sciencedaily.com/rel eases/2010/04/100423094622.htm.

［8］王洪剛，劉樹兵，亓增軍，等.中間偃麥草在小麥遺傳改良中的應(yīng)用研究[J].山東農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2000，31（3）：333-336.

［9］Li H，Wang X.Thinopyrum ponticum and Th.intermedium：the promising source of resistance to fungal and viral diseases of wheat [J].J Genet Genomics，2009，36：557-565.

［10］亓?xí)岳?八倍體小偃麥混合基因組形成的遺傳基礎(chǔ)研究和小偃麥種質(zhì)系的鑒定[D].泰安：山東農(nóng)業(yè)大學(xué)，2014.

［11］徐林濤，馬瑩雪，張超.抗白粉病耐鹽小麥-中間偃麥草附加系山農(nóng)120211的鑒定[J].西北植物學(xué)報，2014，34（9）：1757-1763.

［12］Chang Z，Zhang X，Yang Z，et al.Characterization of a partial wheat-Thinopyrum intermedium amphiploid and its reaction to fungal diseases ofwheat[J].Hereditas，2010，147：304-312.

［13］李欣，張曉軍，張叢卓，等.兼抗白粉、條銹病小偃麥滲入系CH7124抗性遺傳及細(xì)胞學(xué)鑒定[J].植物遺傳資源學(xué)報，2012，13（4）：577-582.

［14］Zhan H X，ZhangX J，Li G R，et al.Molecular characterization of a newwheat-Thinopyrum intermedium translocation line with resistance topowderymildewand stripe rust[J].Int J Mol Sci，2015，16：2162-2173.

［15］李建波，喬麟軼，李欣，等.小麥-中間偃麥草滲入系抗白粉病基因PmCH7124的分子定位[J].作物學(xué)報，2015，41（1）：49-56.

［16］Yoshida S，F(xiàn)orno D A，Cock J H，et al.Laboratory manual for physiological studies of rice[M].Philippines：The International Rice Research Institute，1972：62-64.

［17］中華人民共和國農(nóng)業(yè)部.NY/PZT 001—2002小麥耐鹽性鑒定評價技術(shù)規(guī)范[S].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2000.

［18］Somers DJ，Isaac P，Edwards K.A high densitymicrosatellite consensus map for bread wheat（Triticum aestivum L.）[J].Theor Appl Genet，2004，109：1105-1114.

［19］劉旭，史娟，張學(xué)勇，等.小麥耐鹽種質(zhì)的篩選鑒定和耐鹽基因的標(biāo)記[J].植物學(xué)報，2001，43（9）：945-954.

［20］Quarrie S A，Steed A，Calestani C.A high-density genetic map of hexaploid wheat（Triticum aestivum L.）from the cross Chinese Spring×SQ1 and its use to compare QTLs for grain yield across a range of environments[J].Theor Appl Genet，2005，110（5）：865-880.

［21］Quarrie SA.Genetic variabilityand heritabilityofdrought-induced abscisic acid accumulation in springwheat[J].Plant Cell Environ，1981，4：147-151.

Identification and Genetic Analysis for Salt-tolerance of Wheat-Thinopyrum intermediumIntrogression Line and Its F2Population

ZHANGLei，HOUYa-jing，ZHANGXiao-jun，LI Xin，QIAOLin-yi，CHANGZhi-jian
（Shanxi Province KeyLaboratoryofCrop Genetics and Molecular Improvement，Institute ofCrop Sciences，Shanxi AcademyofAgricultural Sciences，Taiyuan 030031，China）

Screeningsalt-tolerant wheat varieties can enhance utilization ofsaline land efficiencyand increase the yield ofcrops for the world.A wheat-Thinopyrum intermedium introgression line CH7124,developed by backcrossing TAI8335 with wheat variety Mianyang 11,was found to be a salt-tolerance material by salt stress response test at the seedling stage.The salt-tolerance phenotype of CH7124 was similar to TAI8335 and Z1141.Then,the salt-tolerance identification results of F1and F2generations from CH7124/MY11 indicated that two or more QTLs related to salt-tolerance were in CH7124.According to bulked segregant analysis,two SSR markers, Xwmc175 and Xgwm213,might be linked to salt-toletance.And based on marker loci,the salt-tolerance-related QTLs were located on chromosome 2Band 5B.

wheat;Th.intermedium;salt-tolerance;genetic analysis

S512.903

A

1002-2481（2016）03-0281-04

10.3969/j.issn.1002-2481.2016.03.01

2016-01-20

山西省科技攻關(guān)項目（20150311001-1）；山西省青年基金項目（2015021145）；山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院攻關(guān)項目（15YGG01）；山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院重點科研項目（YZD1501）

張蕾（1988-），女，江蘇鎮(zhèn)江人，碩士，主要從事種質(zhì)資源創(chuàng)新與利用研究工作。暢志堅為通信作者。