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南繁种业所王振宇团队在大豆耐盐碱研究上取得进展

发布时间:2023年11月3日来源:大豆种业研究室

大豆作为重要的粮油作物,是世界上食用植物蛋白质和油脂的重要来源。2022年度我国大豆进口量为9108.1万吨,对外依存度高达81.8%,“卡脖子”问题尤为突出。然而限于耕地资源有限,不可能大幅增加耕地面积用于种植大豆。2022年2月,中央一号文件提出大力实施大豆产能提升工程,开展盐碱地种植大豆示范。据统计,我国具有农业利用前景的盐碱地总面积1.85亿亩,开展大豆盐碱地的综合利用,对保障国家粮食安全、端牢中国饭碗具有重要战略意义。

近日,广东省科学院南繁种业研究所王振宇教授团队联合美国密苏里大学Henry Nguyen教授团队开展合作研究团队通过对300多份大豆种质资源进行耐盐表型鉴定和筛选,并在7份耐盐材料中对已报道的主效耐盐基因GmCHX1进行基因型和表达水平检测,发现4份材料为新的耐盐遗传种质资源,可能携带新的耐盐基因/等位基因。

进一步利用其中一份野生豆PI 483460B与敏盐品种William 82构建包含182份家系的重组自交系群体,用于耐盐QTL和耐盐基因的定位。以盐胁迫下的大豆叶片萎奄等级(LSS)和叶绿素比值(CCR)为指标,通过QTL mapping发掘到两个主效耐盐位点分别位于3和18号染色体上。qSalt_Gm18为新发现的耐盐QTL,而qSalt_Gm03为已报道的耐盐QTL且覆盖耐盐基因GmCHX1

为进一步解析qSalt_Gm03在本群体中的耐盐效应,在包含耐盐亲本PI 483460B的4份新耐盐材料中,对GmCHX1进行盐胁迫诱导表达分析,发现GmCHX1存在特异的盐诱导表达模式。再通过检测启动子活性的Dual-luc实验和GmCHX1启动子测序比对分析,发现盐诱导型GmCHX1启动子可能是由于序列自然变异,导致来自PI 483460B等材料的GmCHX1启动子含有一个特异的盐胁迫响应元件STRE。最后利用定点突变和转基因技术,验证了STRE元件对盐诱导型GmCHX1启动子的重要性。

本研究新发掘的耐盐种质、QTL和GmCHX1等位基因,可为未来大豆耐盐分子设计育种提供遗传资源和基因资源。

相关研究成果发表在Journal of Experimental Botany期刊,广东省科学院南繁种业研究所李阳博士为该论文的第一作者,广东省科学院南繁种业研究所王振宇教授、美国密苏里大学Henry Nguyen教授和Heng Ye博士为该论文的通讯作者。该研究得到了广东省科学院发展专项、广东省基础与应用基础研究基金和湛江市创新创业团队引育“领航计划”等项目的资助。

论文信息:https://doi.org/10.1093/jxb/erad404

(大豆种业研究室/供稿)