江西农业大学鉴定获得3个新的重要耐盐候选基因

2022年7月15日，国际知名植物学期刊Frontiers in Plant Science（IF=6.627）在线发表了江西农业大学农学院贺浩华和边建民团队题为“Genome-Wide Association Study Reveals a Genetic Mechanism of Salt Tolerance Germinability in Rice (Oryza sativa L.)”的研究型论文，该研究利用211个主要来自中国的水稻材料通过全基因组关联分析（GWAS）挖掘了43个与盐胁迫下萌发能力相关的数量性状位点（QTL），经过进一步的qRT-PCR实验和生信分析确定了3个重要的候选基因（LOC_Os03g13560, LOC_Os03g13840 和 LOC_Os03g14180）。本研究通过GWAS验证了已知的耐盐性基因，并确定了新的位点，可以丰富当前与耐盐性相关的基因库。本研究鉴定的具有强力耐盐萌发力的资源对耐盐育种具有重要的应用价值。

盐胁迫是限制水稻生产的主要因素之一，培育强耐盐性水稻品种是研究人员的重要任务。本研究利用211份水稻材料测定了耐盐萌发性(STG)指标，并利用36,727个SNPs进行了全基因组关联研究(GWAS)。采用相对萌发势(RGE)、相对萌发指数(RGI)、相对活力指数(RVI)、相对平均萌发时间(RMGT)、相对苗长(RSL)和相对根长(RRL)作为水稻STG指标。于60和100mM氯化钠条件下，在9个染色体区域共鉴定出43个QTL，其中RGE 15个、RGI 6个、RVI 7个、RMGT 3个、RSL 1个和RRL 11个。

在这些与STG相关的QTL中，有18个QTL与之前的研究共定位，一些已克隆的耐盐基因如OsCOIN、OsHsp17.0和OsDREB2A定位于这些候选QTL中。在25个新的QTL中，qRGE60-1-2与qRGI60-1-1共定位于1号染色体上，qRGE60-3-1和qRVI60-3-1共定位于3号染色体上。根据RNA-seq数据库，发现16个基因即9个来自qRGE60-1-2(qRGI60-1-1)的基因和7个来自qRGE60-3-1(qRVI60-3-1)的基因在对照和盐处理之间的表达水平存在显著差异。此外，我们还对这些差异表达基因的表达模式进行了分析，其中9个基因(5个qRGE60-1-2和4个qRGE60-3-1)在萌发阶段的胚胎中高表达。

对这9个基因的单倍型分析表明，在LOC_Os03g13560、LOC_Os03g13840和LOC_Os03g14180基因中具有优良单倍型的水稻品种具有较高的STG，与此同时，qRT-PCR实验印证了这三个基因在对照和盐处理之间确实存在差异表达。GWAS验证了已知的耐盐性基因，并确定了新的位点，可以丰富当前与耐盐性相关的基因库。本研究鉴定的高STG和显著位点的资源对耐盐育种具有潜在的应用价值。

江西农业大学李才敬博士为该论文的第一作者，农学惟义本科班二年级学生卢昌盛为共同一作，江西农业大学农学院边建民教授和贺浩华教授为通讯作者。相关工作得到了国家自然科学基金（32160485）、江西省研究生创新基金(YC2021-S341)和大学生创新创业培训计划(202210410410002)的资助。

参考文献：Li C, Lu C, Zou B, Yang M, Wu G, Wang P, Cheng Q, Wang Y, Zhong Q, Huang S, Huang T, He H and Bian J (2022) Genome-Wide Association Study Reveals a Genetic Mechanism of Salt Tolerance Germinability in Rice (Oryza sativa L.). Front. Plant Sci. 13:934515. doi: 10.3389/fpls.2022.934515

转自：植物科学最前沿

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