大麦（Hordeum vulgare L.）中与盐胁迫记忆相关的遗传和表观遗传位点的整合图谱

盐胁迫记忆机制调控小麦耐盐性及多性状关联研究|小麦|盐胁迫|GWAS|抗逆基因|离子稳态|ROS解毒|SNP标记

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摘要

目的

在大麦受到盐胁迫条件下形成应激记忆是植物耐受性和适应不良环境条件的重要机制。应激记忆机制使植物能够“记住”之前的高盐暴露情况，并更快地激活预先建立的防御途径，从而减少损伤并维持生产力。因此，了解大麦中的应激记忆作用有助于制定盐耐受性品种的育种策略，进而通过全基因组关联研究（GWAS）提高盐碱环境中的作物产量稳定性。

方法

为了研究盐胁迫记忆的跨代、代际及复合效应对第三代的影响，我们将第一代和第二代未受到盐胁迫的大麦基因型（C1C2）与以下几组进行比较：一组在两代前经历过一次盐胁迫（S1C2；第一代盐胁迫记忆效应）；一组在一代前经历过盐胁迫（C1S2；第二代盐胁迫记忆效应）；以及一组在两代都经历过盐胁迫（S1S2；复合盐胁迫记忆效应）。

结果

研究结果表明，无论之前经历了多少代盐胁迫，这种历史压力都会显著影响多种农艺和生理性状，包括穗长、每穗的小穗数和粒数、每穗的粒重以及千粒重。更重要的是，这种压力历史还影响了渗透调节物质和代谢物的水平。这些结果表明，预先施加盐胁迫可能会引起大麦生长和耐受性的长期变化，从而增强其后代对相同类型压力的耐受能力。基于GWAS分析，在所有染色体上发现的100个SNP标记与所有测量的形态和生化性状之间存在高度显著的关联（p值≥5）。有趣的是，这些潜在基因在盐胁迫下的表达在植物感知、转导和响应盐诱导的压力信号中起着核心作用。

结论

这些基因参与了分子介导的途径，激活了关键的适应性反应，如离子稳态、活性氧解毒和激素调节，这些对于植物在盐碱环境中的生存和生产力至关重要。了解这些潜在候选基因的功能对于开发提高谷物耐受性的遗传和生物技术策略非常重要。

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