玉米穗发芽突变体的基因定位与等位性验证

发布时间：2020-04-17 03:29

【摘要】：对玉米籽粒突变体进行基因的克隆和功能的分析,不仅有助于我们了解玉米籽粒的发育机制,而且为玉米育种实践提供巨大的应用价值。本实验室在玉米繁种过程中发现9个穗发芽突变体(viviparous),连续多代自交后,筛选并鉴定3个突变体性状明显且能稳定遗传的株系,进行下一步试验。本研究对玉米穗发芽突变体vp-like4进行基因定位并克隆其结构基因。利用自交系Mo17与vp-like4杂交获得F1代,F1再自交用于获得F2遗传定位群体,采用BSR-Seq的方法,将vp-like4初步定位在第5染色体173.8~175.6 Mb之间。参考maize GDB网站的玉米基因组信息,进行序列比对以及等位测验,发现vp-like4是基因Viviparous15(Vp15)的一个等位基因,该基因突变影响钼喋呤合酶的正确合成,同时也影响ABA的生物合成。基因组序列比对,发现基因vp-like4共有60个碱基的缺失,缺失位置在基因第2外显子的末端和3′-UTR区,并造成移码突变;而已报道的文献中,vp15突变体(vp15-umu1和vp15-DR1126)是在第2个外显子上有Mutator转座子插入的突变。检测vp-like4突变体中Vp15基因的转录水平,发现在突变籽粒与正常籽粒中有着显著的差异。综上所述,突变体vp-like4是Vp15基因的另一新等位突变体。利用相似的方法将突变体vp-like8初步定位在第3染色体160.4~165.6 Mb之间。参考maize GDB网站的玉米基因组信息,经序列比对和等位测验,发现vp-like8是基因Viviparous1(Vp1)的一个等位基因,编码只在种子特异表达的转录因子,能提高种子对ABA的敏感度。基因组序列比对,发现在基因vp-like8的第2内含子有343个碱基的删除突变并且在第3内含子处插入222个碱基的重复序列,与文献报道的vp1突变体在第2内含子处有343个碱基的缺失的突变方式不同。检测vp-like8突变体中Vp1基因的转录水平,发现在突变籽粒与正常籽粒中有着显著的差异。综上所述,突变体vp-like8是Vp1的另一新等位突变体。本研究对玉米穗发芽突变体vp-like5进行基因克隆并研究其功能。利用vp-like5×Zheng58、vp-like5×Mo17构建F2遗传定位群体,采用BSR-Seq策略,将目的基因初步定位在在第4染色体235.5~241.0 Mb之间。通过图位克隆的方法,将目的基因定位在SSR分子标记bnlg589和umc1109之间,两个标记之间的物理距离为1.8 Mb,但还需进一步扩大群体和开发新的分子标记缩小范围,进而确定候选基因和进行下一步验证试验。综合以上结果,从本实验室保存的穗发芽突变体中,其中两个突变体分别与已报道基因Vp15、Vp1是等位突变体,也发现一个新的穗发芽突变体vp-like5,此突变体的鉴定为玉米籽粒穗发芽机制的研究提供了宝贵的实验材料。
【图文】：

生物合成途径,玉米,突变体

图 1-1 玉米 ABA 的生物合成途径 (S米胚乳不透明突变体主要包括两于籽粒中醇溶蛋白含量降低或蛋o7、o10、o15等）；半显性 Floury IP 类转录因子，该转录因子能够调[48-50]，o2 突变体改变了胚乳蛋白酸和色氨酸等），导致突变籽粒呈现不仅提高了营养价值，也提供了优的 XI 型肌动蛋白，该蛋白在内质I 型肌动蛋白功能异常，导致突变种 CoA 合成酶，该酶能够影响[52]。O10 基因编码一种只在谷类体中的正确分布，在 o10 突变体的表型[53]。第二类是蜡质不透明

生物合成,种子萌发,种子,鳄梨

6图 1-2 ABA生物合成及调节通路（张莉等，2007）素氧化酶（ZEP），，ZEP 催化一系列氧化反应种子中高表达，并且调控 ABA 在种子中的达量达到顶峰，ZEP 基因表达的时序性与 AABA含量，延迟种子萌发。间接途径中，NCED 催化一系列裂解反应，成途径中至关重要的一步。最初，NCED 基分别在菜豆、鳄梨以及拟南芥等植物中被克 ABA 含量，加深种子的休眠[71]；在烟草中种子萌发进程[72]。
【学位授予单位】：河南农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S513

【参考文献】