耐低钾水稻的筛选及基因型鉴定

【摘要】我国耕地缺钾面积不断扩大,在我国南方水稻主产区,出现土壤缺钾或严重缺钾的耕地达到了50%以上,钾己成为限制水稻优质高产的主要因素之一。我国钾资源贫乏,需要大量进口钾肥,但是钾肥价格日益高涨,依靠大量进口钾肥来解决我国耕地缺钾问题并非良计。因此,筛选出能够适应低钾环境的耐低钾水稻基因型,是解决缺钾问题的重要途径。本研究以490份杂交稻亲本材料和732份日本晴/9311杂交后代为材料进行耐低钾筛选,并对耐低钾能力最强和最弱的材料进行吸钾相关基因的分子检测,目的在于为我国南方耐缺钾水稻育种提供理论和技术支持,促进我国粮食安全生产的同时,降低粮食生产成本,减少农业生产对环境的不利影响。主要研究结果如下：1.不同K+浓度对水稻生长的影响规律通过水培法,在8种中低钾营养液和完全营养液(40mg/L)培养水稻至五叶期。K+浓度在0～2mg/L条件下,所有水稻材料生长均严重受阻,矮小细弱；当K+浓度增加到3mg/L时,其各项形态指标得到显著改善,不同品种间差异最大；随着K+浓度进一步增加,植株逐渐生长得更好,耐低钾水稻的生长量与完全营养条件下的差异迅速变小。当K+浓度达20mg/L后,改善植株生长的增长趋势减缓。2.水稻耐低钾能力的比较与一级耐低钾水稻品种的筛选在低钾营养液(3mg/L)和完全营养液(40mg/L)条件下,以五叶期为筛选时期,根据植株地上部相对干重,结合植株相对株高、根长、鲜重及缺钾症状等表型,对1222份供试水稻材料进行了耐低钾能力等级划分(一级为最耐低钾,四级为低钾敏感),从日本晴/9311杂交后代中筛选出5份一级耐低钾品种,从杂交稻亲本材料中筛选出4份一级耐低钾品种；二级耐低钾材料239份；三级耐低钾材料507份；四级耐低钾材料467份。3.不同耐低钾水稻叶片中钾离子含量的比较在低钾条件下,由于不同水稻吸收利用钾的能力不同,叶片中钾离子含量差异显著,耐低钾基因型其叶片钾离子含量要高于不耐低钾基因型。4.不同耐低钾水稻的吸钾相关基因的分析用11个与钾吸收相关基因设计的引物对筛选出的24种耐低钾与不耐低钾基因型进行PCR检测,在所有材料中均能检测到C2、OsHKT4-eGFP、OsTPK-A的目的条带,但与水稻耐低钾能力没相对应关系,OsKAT3、OsSKORl、Pa2.1、OsKAT2、OsAKT4、AtKATl、AtAKTl和OsHAKl未能检测到目的条带。对8种耐低钾与不耐低钾材料进行RT-PCR检测,C2、OsHKT4-eGFP、OsTPK-A和OsKAT3在所有材料中均有表达,在不同基因型中这4个基因虽有表达量的差异,但依然与水稻耐低钾能力无相关性,其余基因并未检测到目的条带。对其中4种材料中OsKAT3的RT-PCR产物进行测序,在14个不同的碱基位点上有差异,与日本晴的OsKAT3基因序列进行比对,发现耐低钾基因型与日本晴差异位点最少,不耐低钾基因型与日本晴差异位点最多,这些碱基上的差异可能与水稻耐低钾能力的强弱有相关性,这有待进一步研究与验证。
【作者】赵婧玮；
【导师】陈良碧；
【作者基本信息】湖南师范大学，植物学，2014，硕士
【关键词】水稻；耐低钾；筛选；基因；

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