瓦格宁根科学家们发现大麦抗盐的遗传因子

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瓦格宁根大学,国际植物研究所,2012年10月30日

大麦育种者可能会很快研发出新的大麦品种,他们对植物内部高浓度的盐离子不敏感,并更加耐盐渍土所造成的渗透胁迫。希望于2012年11月2日荷兰瓦格宁根大学(Wageningen大学的一部分)获得博士学位的阮越长在大麦染色体上发现两个序列区间包含这两个特征的基因。包含抗渗透胁迫的染色体区间受到国际社会的大量关注,特别是从事耐盐性研究的科学家。在他的研究结果的帮助下,阮希望能在盐渍化土壤种植的大麦品种在大约五年内进入市场。

农业土地的盐碱化是一个全球性的问题。约为荷兰面积200倍的农田面积已经盐碱化,而不能用于粮食生产。其中五分之一这代表了世界上最好的灌溉农田。气候变化是这一趋势进一步加剧。

这就是为什么世界各地的研究人员和植物育种者正在努力开发适用于农田和园艺的耐盐作物。当然,这主要集中在主要粮食作物,如谷物和土豆。越南博士研究生阮研究大麦适应高盐环境的可能性。由于大麦是粮食作物,本研究的很多结果将对研究小麦或水稻的科学家有帮助。

德国的植物遗传和作物研究莱布尼茨研究所(IPK)收集了大量不同品种的大麦。阮和该研究所进行合作研究。阮审查了大约200种不同的品种,包括来自中东的大麦类型。中东是大麦起源的地方,这意味着大量的遗传变异可以在那里找到。所研究品种的遗传变异越大,发现可用于植物育种的遗传因素的机会就越高。能够调查这么多不同类型的大麦使得阮能够更快更准确地确定重要遗传特征的位置。

在他的研究中,阮研究了在高​​盐条件下的大麦植株的生长。他检查许多对耐盐性比较重要的性状,比如叶子延迟发黄、分蘖数量和叶子中的负离子含量。通过将这些观察值和DNA分析关联,他发现大麦基因组中有两个区段影响植物的耐盐性。

第4号染色体上的两个区域中的一个影响植物如何对待盐离子,如Na +和Cl-。随着盐离子浓度的增加,植物会使用一种“离子泵”来防止叶片中的离子浓度升高。这使得叶片中的光合作用可以继续正常工作,允许植物继续生长并产生种子。最近的新闻中已经报道了在小麦中发现了类似的机制。

阮发现的第二染色体区域是在第6号染色体上,包含了一个或多个基因,使大麦植株对渗透胁迫不敏感,这是盐碱地高浓度离子的直接结果。在这种情况下,植物很不容易吸收水份,从而直接影响植物的生长。这一发现是一个真正的突破,并已产生了相当大的国际影响。决定大麦耐盐性的精确基因可能会很快确定。 阮解释说:“检查了如此多不同类型大麦的基因构成和耐盐性,使我可以快速准确地定位有用的染色体区域。因此,我希望在五年左右我们会有生长在盐渍土上的大麦品种。”

论文链接:Identification of quantitative trait loci for ion homeostasis and salt tolerance in barley (Hordeum vulgare L.)

 

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