一个玉米穗轴分生组织突变体表型分析和基因初步定位

发布时间：2020-11-10 11:01

　　 玉米是重要的粮食、饲料和工业原料,在我国国民经济中占有重要的地位。玉米穗轴发育突变会改变果穗大小、穗行数和行粒数等,从而影响玉米产量。前期的研究中,我们从自育普通玉米自交系中分离得到一个源于自然突变,稳定纯合的花序分生组织发育突变体fea*-9LB030,初步形态鉴定结果表明其性状表现与目前已报道的大多数花序分生组织发育突变体不同,虽然在部分表型上与fea2、fea3、和td1基因类似,但很多性状又有别于fea2、fea3、和td1基因,有必要对其开展深入的研究。通过对突变体的表型分析、遗传分析和突变基因的初步定位,以期将该突变基因初步定位到某段染色体区间,为下一步实现基因的精细定位和克隆奠定了基础。取得的主要研究结果如下:1、突变体fea*-9LB030性状表现为:突变体的性状表现不同于目前所报道的玉米花序分生组织发育突变体。其主要性状表现是:在雌花序中上部正常发育的穗行中常散布有额外的不完整穗行,穗行数多且不规则,导致雌花序顶部扁而宽。雄穗的主轴及分支中上部花序较野生型粗大,其上小穗对成对,呈不规则排列,密度大,有多聚小穗与多聚小花现象发生。2、本研究采用重测序BSA-seq方法对玉米的BC_5F_2群体的抗性极端性状材料构建30+30的混池,并进行混池测序,检测亲本间及子代混池间的SNP(single nucleotide polymorphisms,SNP)、InDel(insertion-deletion,InDel)等变异位点,获得与性状紧密关联的分子标记,SNP和InDel交集的结果:对SNP和InDel关联区域的交集取交集,共得3个与性状相关的侯选区域,总长度为18.45 Mb,关联区域内共注释到基因1,919个,其中非同义突变SNP位点的基因441个,移码突变基因111个。3、进一步验证在普通玉米自交系R18背景下突变体fea*-9LB030突变性状受一对隐性基因控制。后代BC_5F_2代分离群体中突变型与野生型的分离比例为1:3。4、基因初步定位结果表明:基于重测序BSA-seq分析的结果,结合SSR标记定位群体验证分析,判定该玉米突变体基因fea*-9LB030位于玉米基因组1号染色体48-53Mb之间的5Mb的遗传范围内。
【学位单位】：四川农业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：S513
【部分图文】：

生长锥伸长期：腋芽生长点明显伸长，长度大于宽度；小穗分长，先在中下部开始出现小穗原始体，继而逐渐向上、向下进行进一步分化形成两个并列的小穗，小穗原始体可向生长锥顶部后几个分化时期，此时期是获得长而大的果穗的关键时期；小一步分化出两个小花原始体，其中一个发育为结实小花，另一个时期是影响果穗粒数的关键时期；性器官发育形成期：雌蕊迅速，此时植株所有叶片几乎全部展开，最后受精结实后成为果穗，重要的事件（Furutani I, Sukegawa S, Kyozuka J. 2006）。

图 2 玉米雌穗发育突变体WT: 成熟野生型 ra1: RA1 突变体 ra2: RA2 突变体 ra3: RA3 突变体Figure2 Maize ear development mutants.WT: the wild type, ra1: ra1 mutant, ra2: ra2 mutant, ra3: ra3 mutant.BA1 和 BIF2 都与玉米营养生长时期腋间花序分生组织的发生(Gallavotti A et al.2008 )对通过候选基因分析法，对 BA1 进行了研究表明 BA1 编码 HLH 蛋白，为 bHLH 转录因子家族基因，BA早期的调控的代表基因，其突变体的雄穗没有分枝，并且雌穗发育还与其他基因协同作用，调控营养生长中横向分生组织的发展。 P. et al.2001)根据对突变体 bif2 的扫描电镜分析，组织学观察及以织的标志进行 RNA 原位杂交分析，结果表明，bif2 突变体分枝不能正常形成，对 bif2 及 tassel sheath 双突变体分析得知，bif2 间分生组织而非苞片原基，BIF2 的突变导致分支及小穗减少，

图 3 ba1 及 bif2 突变体（McSteen, Pet.al. 2001)A 电镜扫描野生型雄穗 B ba1 突变体雄穗电镜图 C bif2 突变体雄穗电镜图D ba1 和 bif2 双突变体雄穗电镜图 E 野生型雌穗图 F bif2 突变体雌穗Fig.3 ba1 and bif2 mutants (McSteen, P al. 2001).The wild tassel electron micrograph. (B) ba1 mutant male ear electron micrograph. (C) bif2tron micrograph. (D) ba1 and bif2 double mutant tassel electron micrograph. (E) The wild ty(F) bif2 mutant ear.5 年 9 月 Galli 等(Galli M et al.,2015) 以 bif1 和 bif4 突变体为材料研究了路不同模块对玉米花序形态建成的影响。进一步研究表明，BIF1 及 B的成花过程，其编码的生长素/吲哚乙酸（Aux/IAA)蛋白是生长素信号成部分，对器官发生必不可少。同时，BIF1 及 BIF4 作为生长素信号途，动态控制着 BA1 的表达，以此进一步影响雌穗和雄穗的发育及形态示，纯合的 bif1 突变体雄穗分枝减少，几乎没有小花，失去生殖能力，
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本文编号：2877853