





中国农业科学 ›› 2025, Vol. 58 ›› Issue (20): 4117-4130.doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2025.20.007
所属专题: 专刊——盐碱地智慧监测与生态化利用
收稿日期:2025-07-15
接受日期:2025-09-24
出版日期:2025-10-16
发布日期:2025-10-14
通信作者:
联系方式:
刘春蕾,E-mail:869806786@qq.com。
基金资助:
LIU ChunLei1(
), WANG Juan1,2(
)
Received:2025-07-15
Accepted:2025-09-24
Published:2025-10-16
Online:2025-10-14
摘要:
【目的】以耐盐品种Pokkali衍生材料Pokkali-D(Pokkali-Dwarf)为父本,以高产优质品种华占为母本,获得中盐稻16,通过分析中盐稻16的基因组,鉴定高产耐盐的关键变异位点和基因,为水稻耐盐分子育种提供理论依据和基因资源。【方法】通过对耐盐亲本Pokkali-D和高产亲本华占进行杂交育种,创制出兼具耐盐性和高产特性的新种质中盐稻16。检测盐胁迫下中盐稻16幼苗的存活率和成熟期产量,鉴定中盐稻16的耐盐性。利用重测序技术对Pokkali-D、华占和中盐稻16进行全基因组测序,通过变异检测筛选出中盐稻16来自两亲本的关键变异位点和特有的变异位点。并针对高影响效应位点(变异导致翻译读码框移码或提前终止)和中等影响效应位点(变异导致氨基酸突变)进行基因注释。【结果】在120 mmol·L-1 NaCl处理下,中盐稻16的苗期存活率与Pokkali-D相当,且显著高于华占;正常大田条件下,中盐稻16的产量与华占相当,而显著高于Pokkali-D;在0.4%盐浓度条件下,中盐稻16的产量显著高于两亲本,表现出高产与耐盐性协同改良优异性状。与日本晴参考基因组比较分析发现,中盐稻16与华占共有86 716个相同变异位点,高影响和中等影响效应位点注释到1 629个基因;中盐稻16与Pokkali-D共有21 623个相同变异位点,高影响和中等影响效应位点注释到443个基因;中盐稻16特有变异位点372个,高影响和中等影响效应位点注释到11个基因。对上述2 083个基因进行功能检索,发现明确具有耐盐调控功能的基因有16个,其中12个来自华占,4个来自Pokkali-D;与产量性状相关的基因有48个,36个来自华占,12个来自Pokkali-D;同时具有产量和耐盐性调控功能的基因有3个,其中2个来自华占,1个来自Pokkali-D。值得注意的是,来自Pokkali-D的OsPRPL18、OsSTLK、STH1、OsLPR2和OsLPR5耐盐等位基因与来自华占的OsSAP4、OsY3IP1、OsABI5和OsHKT1; 5等耐盐等位基因在中盐稻16中发生聚合。【结论】中盐稻16通过聚合华占和Pokkali-D的产量与耐盐性调控基因,兼具了丰产性和耐盐性,耐盐品种Pokkali-D中的耐盐等位基因在华占中进一步聚合后可以提高耐盐性,但对产量无影响。
刘春蕾, 王娟. 利用水稻耐盐品种Pokkali衍生材料选育的高产耐盐新种质的遗传变异[J]. 中国农业科学, 2025, 58(20): 4117-4130.
LIU ChunLei, WANG Juan. Genetic Variation Analysis of New Germplasm with Combined High Yield and Salt Tolerance Developed from Derivative Materials of Pokkali[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2025, 58(20): 4117-4130.
表1
各个染色体上的变异位点统计"
| 染色体 Chromosome | 长度 Length (bp) | Pokkali-D-中盐稻16 Pokkali-D-Zhongyandao 16 | 华占-中盐稻16 Huazhan-Zhongyandao 16 | 中盐稻16 Zhongyandao 16 | |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 变异位点数 Number of variants | 变异间隔 Distance between variants (bp/variant) | 变异位点数 Number of variants | 变异间隔 Distance between variants (bp/variant) | 变异位点数 Number of variants | 变异间隔 Distance between variants (bp/variant) | ||
| 1 | 43270923 | 1522 | 28430 | 12945 | 3342 | 34 | 1272674 |
| 2 | 35937250 | 531 | 67678 | 6094 | 5897 | 23 | 1562489 |
| 3 | 36413819 | 2664 | 13668 | 8092 | 4499 | 28 | 1300493 |
| 4 | 35502694 | 2330 | 15237 | 7796 | 4553 | 26 | 1365488 |
| 5 | 29958434 | 4152 | 7215 | 7914 | 3785 | 24 | 1248268 |
| 6 | 31248787 | 435 | 71836 | 2274 | 13741 | 27 | 1157362 |
| 7 | 29697621 | 136 | 218364 | 8331 | 3564 | 41 | 724332 |
| 8 | 28443022 | 169 | 168301 | 8706 | 3267 | 27 | 1053445 |
| 9 | 23012720 | 72 | 319621 | 8414 | 2735 | 28 | 821882 |
| 10 | 23207287 | 3463 | 6701 | 812 | 28580 | 31 | 748622 |
| 11 | 29021106 | 6034 | 4809 | 1709 | 16981 | 37 | 784354 |
| 12 | 27531856 | 115 | 239407 | 13629 | 2020 | 46 | 598518 |
| 总计Total | 373245519 | 21623 | 17261 | 86716 | 4304 | 372 | 1003348 |
表3
不同级别效应位点统计"
| 类型 Type | Pokkali-D-中盐稻16 Pokkali-D-Zhongyandao 16 | 华占-中盐稻16 Huazhan-Zhongyandao 16 | 中盐稻16 Zhongyandao 16 | |||
|---|---|---|---|---|---|---|
| 数量Count | 百分比Percent (%) | 数量Count | 百分比Percent (%) | 数量Count | 百分比Percent (%) | |
| HIGH | 46 | 0.08 | 208 | 0.10 | 5 | 0.60 |
| MODERATE | 895 | 1.60 | 3143 | 1.46 | 11 | 1.33 |
| LOW | 955 | 1.71 | 3761 | 1.75 | 4 | 0.48 |
| MODIFIER | 54068 | 96.61 | 208187 | 96.70 | 810 | 97.59 |
表4
华占特有且与中盐稻16相同位点的注释基因"
| 基因编号 Gene ID | 基因 Gene | 具体表型 Phenotype | 性状分类 Trait | 参考文献 References |
|---|---|---|---|---|
| Os01g0871700 | qSBM1 | 每穗粒数Grains per panicle(-) | 产量性状Yield traits | [ |
| Os03g0224200 | OsRR21; ORR1 | 每穗粒数Grains per panicle(+) | 产量性状Yield traits | [ |
| Os04g0545000 | OsWRKY36; sgsd3 | 每穗粒数Grains per panicle(+) | 产量性状Yield traits | [ |
| Os05g0141050 | WLS5 | 每穗粒数Grains per panicle(+) | 产量性状Yield traits | [ |
| Os05g0406100 | OsCPN1 | 每穗粒数Grains per panicle(+) | 产量性状Yield traits | [ |
| Os11g0157600 | OsCCT38; OsPRR59 | 每穗粒数Grains per panicle(+) | 产量性状Yield traits | [ |
| Os12g0428600 | OsUPL2; LARGE2 | 每穗粒数Grains per panicle(-) | 产量性状Yield traits | [ |
| Os12g0553200 | GNP12 | 每穗粒数Grains per panicle(+) | 产量性状Yield traits | [ |
| Os01g0229300 | DFO1; CCP1 | 结实率Seed-setting rate(+) | 产量性状Yield traits | [ |
| Os05g0402800 | OsPDR2 | 结实率Seed-setting rate(+) | 产量性状Yield traits | [ |
| Os09g0551900 | OsMLH3; fsv1 | 结实率Seed-setting rate(+) | 产量性状Yield traits | [ |
| Os01g0872500 | OsNPF5.16 | 分蘖数Tiller number(+) | 产量性状Yield traits | [ |
| Os03g0693600 | OsIAGLU; OsIAGT1 | 分蘖数Tiller number(+) | 产量性状Yield traits | [ |
| Os03g0131900 | OscpSRP43; PGL3 | 分蘖数Tiller number(+) | 产量性状Yield traits | [ |
| Os06g0717200 | FON1 | 分蘖数Tiller number(+) | 产量性状Yield traits | [ |
| Os09g0549450 | OsNLP4 | 分蘖数Tiller number(+) | 产量性状Yield traits | [ |
| Os10g0562700 | REL2; OsDLT10 | 分蘖数Tiller number(-) | 产量性状Yield traits | [ |
| Os10g0548700 | NRRB; OsRLCK306 | 分蘖数Tiller number(+) | 产量性状Yield traits | [ |
| Os12g0299700 | OsMAB | 分蘖数Tiller number(+) | 产量性状Yield traits | [ |
| Os01g0185400 | OsCBE1 | 单株产量Yield per plant(+) | 产量性状Yield traits | [ |
| Os03g0609500 | OsLBD38 | 单株产量Yield per plant(+) | 产量性状Yield traits | [ |
| Os12g0609500 | OsHLT1 | 单株产量Yield per plant(+) | 产量性状Yield traits | [ |
| Os01g0231000 | OsIAA3 | 粒长Grain length(-) | 产量性状Yield traits | [ |
| Os09g0410300 | TAF2; qCTS-9 | 籽粒大小Grain size(+) | 产量性状Yield traits | [ |
| Os01g0276700 | OsPK5 | 千粒重1000-grain weight(+) | 产量性状Yield traits | [ |
| Os01g0286100 | OsPIL15 | 千粒重1000-grain weight(-) | 产量性状Yield traits | [ |
| Os01g0286600 | OsPPO1; sprl1 | 千粒重1000-grain weight(+) | 产量性状Yield traits | [ |
| Os02g0580000 | OsFWL3 | 千粒重1000-grain weight(-) | 产量性状Yield traits | [ |
| Os02g0180400 | HHC2 | 千粒重1000-grain weight(+) | 产量性状Yield traits | [ |
| Os03g0696300 | OsNF-YA4; OsHAP2D | 千粒重1000-grain weight(-) | 产量性状Yield traits | [ |
| Os05g0136200 | OsCIPK17 | 千粒重1000-grain weight(+) | 产量性状Yield traits | [ |
| Os05g0119200 | OsGPRP3 | 千粒重1000-grain weight(+) | 产量性状Yield traits | [ |
| Os06g0675200 | LIN1 | 千粒重1000-grain weight(-) | 产量性状Yield traits | [ |
| Os07g0464700 | OsCYP51H3 | 千粒重1000-grain weight(+) | 产量性状Yield traits | [ |
| Os12g0178500 | OsSWEET7c | 千粒重1000-grain weight(+) | 产量性状Yield traits | [ |
| Os12g0552600 | qTGW12a | 千粒重1000-grain weight(+) | 产量性状Yield traits | [ |
| Os03g0757500 | GSA1; UGT83A1 | 耐盐性Salt tolerance(+); 千粒重1000-grain weight(+) | 耐盐性;产量性状 Salt tolerance; yield traits | [ |
| Os04g0464200 | OsALDH10A5; OsBADH1 | 耐盐性Salt tolerance(+); 千粒重1000-grain weight(+) | 耐盐性;产量性状 Salt tolerance; yield traits | [ |
| Os01g0798500 | OsY3IP1 | 耐盐性Salt tolerance(+) | 耐盐性Salt tolerance | [ |
| Os01g0859300 | OsABI5; OREB1 | 耐盐性Salt tolerance(-) | 耐盐性Salt tolerance | [ |
| Os01g0209700 | OsGA2ox7 | 耐盐性Salt tolerance(-) | 耐盐性Salt tolerance | [ |
| Os01g0935500 | OsHAK2 | 耐盐性Salt tolerance(-) | 耐盐性Salt tolerance | [ |
| Os01g0307500 | OsHKT1; 5 | 耐盐性Salt tolerance(+) | 耐盐性Salt tolerance | [ |
| Os02g0195600 | ZFP185; OsSAP4 | 耐盐性Salt tolerance(+) | 耐盐性Salt tolerance | [ |
| Os03g0192500 | OsPP45; OsBIPP2C1 | 耐盐性Salt tolerance(+) | 耐盐性Salt tolerance | [ |
| Os04g0465600 | OsMLP423 | 耐盐性Salt tolerance(+) | 耐盐性Salt tolerance | [ |
| Os04g0682800 | AM1 | 耐盐性Salt tolerance(+) | 耐盐性Salt tolerance | [ |
| Os06g0698785 | OsCMO | 耐盐性Salt tolerance(+) | 耐盐性Salt tolerance | [ |
| Os08g0206500 | OsNF-YC5; OsHAP5F | 耐盐性Salt tolerance(+) | 耐盐性Salt tolerance | [ |
| Os12g0162400 | OsCBL6 | 耐盐性Salt tolerance(-) | 耐盐性Salt tolerance | [ |
表5
Pokkali-D特有且与中盐稻16相同的位点的注释基因"
| 基因编号 Gene ID | 基因 Gene | 具体表型 Phenotype | 性状分类 Trait | 参考文献 References |
|---|---|---|---|---|
| Os02g0110400 | OsCPPR1 | 结实率Seed-setting rate(+) | 产量性状Yield traits | [ |
| Os05g0591600 | LOGL8 | 结实率Seed-setting rate(+) | 产量性状Yield traits | [ |
| Os11g0587000 | D27; DWARF27 | 分蘖数Tiller number(-) | 产量性状Yield traits | [ |
| Os11g0544600 | OsChz1 | 分蘖数Tiller number(+) | 产量性状Yield traits | [ |
| Os02g0831500 | OsSUS6 | 单株产量Yield per plant(+) | 产量性状Yield traits | [ |
| Os05g0591400 | OsEBS | 单株产量Yield per plant(+) | 产量性状Yield traits | [ |
| Os10g0498700 | SPL38; OsMED16 | 单株产量Yield per plant(-) | 产量性状Yield traits | [ |
| Os11g0586300 | OsLESV; FLO9 | 单株产量Yield per plant(+) | 产量性状Yield traits | [ |
| Os11g0591100 | OsGME2 | 单株产量Yield per plant(+) | 产量性状Yield traits | [ |
| Os11g0544500 | OsPML2 | 单株产量Yield per plant(+) | 产量性状Yield traits | [ |
| Os01g0116600 | SPL33; LMM5.1 | 千粒重1000-grain weight(+) | 产量性状Yield traits | [ |
| Os04g0376300 | HTS1; OsPLS4 | 千粒重1000-grain weight(+) | 产量性状Yield traits | [ |
| Os01g0127200 | OsLPR5; OsLPR1-5 | 耐盐性Salt tolerance(+); 单株产量Yield per plant(+) | 耐盐性;产量性状 Salt tolerance; yield traits | [ |
| Os01g0126200 | OsLPR2; OsLPR1-2 | 耐盐性Salt tolerance(-) | 耐盐性Salt tolerance | [ |
| Os03g0828100 | OsPRPL18; WLP3 | 耐盐性Salt tolerance(+) | 耐盐性Salt tolerance | [ |
| Os05g0305900 | OsSTLK | 耐盐性Salt tolerance(+) | 耐盐性Salt tolerance | [ |
| Os05g0590300 | STH1; D14L2a | 耐盐性Salt tolerance(+) | 耐盐性Salt tolerance | [ |
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