高粱类缺钾症状种质矿质元素含量分析及基因定位

Mineral elements content analysis and gene mapping of potassium-deficient mimic sorghum

钾元素是植物三大重要养分元素之一,是作物稳产、高产的重要保障。钾吸收利用的分子机制在其他植物诸如水稻、拟南芥中有较深入的研究,但在高粱中基本不清楚。本研究通过连续3年的田间观察从国际高粱核心种质资源中发现1份叶尖褐变逐渐坏死的类缺钾症状种质。对该份特异资源,笔者首先开展表型性状分析,该类缺钾症状种质在苗期叶片与其他品种如BTX623并无明显差异;后期叶尖、叶片边缘逐渐出现褐色斑点,特别是拔节后,褐色斑点增多,到开花后逐渐出现坏死,而且老叶不论是褐色斑点还是叶片坏死较比新叶更严重,结合其类缺钾的表型,推测可能是可移动矿质元素分布改变所造成的。而不同位置叶片矿质元素含量分析结果表明,钾、镁和钙这3个矿质元素在新老叶片中积累模式与BTX623有明显差异。遗传分析结果表明,该性状受2个隐性基因控制。通过与BTX623组配F 2定位群体,通过挑选极端表型个体,高通量测序并进行群分离分析(BSA),最终将该性状控制基因定位于第4条染色体上。通过SNP index的方法,关联到868个SLAF标记,共定位到1个区域,关联区域大小约为7.61 Mb,其中预测有885个基因。共定位到14个热点区域,热点区域大小约为2.88 Mb,其中有317个基因。研究结果为高粱钾吸收、转运与利用的分子机制研究提供了基础数据。