【摘要】：對玉米籽粒突變體進(jìn)行基因的克隆和功能的分析,不僅有助于我們了解玉米籽粒的發(fā)育機(jī)制,而且為玉米育種實(shí)踐提供巨大的應(yīng)用價(jià)值。本實(shí)驗(yàn)室在玉米繁種過程中發(fā)現(xiàn)9個(gè)穗發(fā)芽突變體(viviparous),連續(xù)多代自交后,篩選并鑒定3個(gè)突變體性狀明顯且能穩(wěn)定遺傳的株系,進(jìn)行下一步試驗(yàn)。本研究對玉米穗發(fā)芽突變體vp-like4進(jìn)行基因定位并克隆其結(jié)構(gòu)基因。利用自交系Mo17與vp-like4雜交獲得F1代,F1再自交用于獲得F2遺傳定位群體,采用BSR-Seq的方法,將vp-like4初步定位在第5染色體173.8~175.6 Mb之間。參考maize GDB網(wǎng)站的玉米基因組信息,進(jìn)行序列比對以及等位測驗(yàn),發(fā)現(xiàn)vp-like4是基因Viviparous15(Vp15)的一個(gè)等位基因,該基因突變影響鉬喋呤合酶的正確合成,同時(shí)也影響ABA的生物合成。基因組序列比對,發(fā)現(xiàn)基因vp-like4共有60個(gè)堿基的缺失,缺失位置在基因第2外顯子的末端和3′-UTR區(qū),并造成移碼突變;而已報(bào)道的文獻(xiàn)中,vp15突變體(vp15-umu1和vp15-DR1126)是在第2個(gè)外顯子上有Mutator轉(zhuǎn)座子插入的突變。檢測vp-like4突變體中Vp15基因的轉(zhuǎn)錄水平,發(fā)現(xiàn)在突變籽粒與正常籽粒中有著顯著的差異。綜上所述,突變體vp-like4是Vp15基因的另一新等位突變體。利用相似的方法將突變體vp-like8初步定位在第3染色體160.4~165.6 Mb之間。參考maize GDB網(wǎng)站的玉米基因組信息,經(jīng)序列比對和等位測驗(yàn),發(fā)現(xiàn)vp-like8是基因Viviparous1(Vp1)的一個(gè)等位基因,編碼只在種子特異表達(dá)的轉(zhuǎn)錄因子,能提高種子對ABA的敏感度。基因組序列比對,發(fā)現(xiàn)在基因vp-like8的第2內(nèi)含子有343個(gè)堿基的刪除突變并且在第3內(nèi)含子處插入222個(gè)堿基的重復(fù)序列,與文獻(xiàn)報(bào)道的vp1突變體在第2內(nèi)含子處有343個(gè)堿基的缺失的突變方式不同。檢測vp-like8突變體中Vp1基因的轉(zhuǎn)錄水平,發(fā)現(xiàn)在突變籽粒與正常籽粒中有著顯著的差異。綜上所述,突變體vp-like8是Vp1的另一新等位突變體。本研究對玉米穗發(fā)芽突變體vp-like5進(jìn)行基因克隆并研究其功能。利用vp-like5×Zheng58、vp-like5×Mo17構(gòu)建F2遺傳定位群體,采用BSR-Seq策略,將目的基因初步定位在在第4染色體235.5~241.0 Mb之間。通過圖位克隆的方法,將目的基因定位在SSR分子標(biāo)記bnlg589和umc1109之間,兩個(gè)標(biāo)記之間的物理距離為1.8 Mb,但還需進(jìn)一步擴(kuò)大群體和開發(fā)新的分子標(biāo)記縮小范圍,進(jìn)而確定候選基因和進(jìn)行下一步驗(yàn)證試驗(yàn)。綜合以上結(jié)果,從本實(shí)驗(yàn)室保存的穗發(fā)芽突變體中,其中兩個(gè)突變體分別與已報(bào)道基因Vp15、Vp1是等位突變體,也發(fā)現(xiàn)一個(gè)新的穗發(fā)芽突變體vp-like5,此突變體的鑒定為玉米籽粒穗發(fā)芽機(jī)制的研究提供了寶貴的實(shí)驗(yàn)材料。
【圖文】：

圖 1-1 玉米 ABA 的生物合成途徑 (S米胚乳不透明突變體主要包括兩于籽粒中醇溶蛋白含量降低或蛋o7、o10、o15等）；半顯性 Floury IP 類轉(zhuǎn)錄因子，該轉(zhuǎn)錄因子能夠調(diào)[48-50]，o2 突變體改變了胚乳蛋白酸和色氨酸等），導(dǎo)致突變籽粒呈現(xiàn)不僅提高了營養(yǎng)價(jià)值，也提供了優(yōu)的 XI 型肌動(dòng)蛋白，該蛋白在內(nèi)質(zhì)I 型肌動(dòng)蛋白功能異常，導(dǎo)致突變種 CoA 合成酶，該酶能夠影響[52]。O10 基因編碼一種只在谷類體中的正確分布，在 o10 突變體的表型[53]。第二類是蠟質(zhì)不透明

6圖 1-2 ABA生物合成及調(diào)節(jié)通路（張莉等，2007）素氧化酶（ZEP），，ZEP 催化一系列氧化反應(yīng)種子中高表達(dá)，并且調(diào)控 ABA 在種子中的達(dá)量達(dá)到頂峰，ZEP 基因表達(dá)的時(shí)序性與 AABA含量，延遲種子萌發(fā)。間接途徑中，NCED 催化一系列裂解反應(yīng)，成途徑中至關(guān)重要的一步。最初，NCED 基分別在菜豆、鱷梨以及擬南芥等植物中被克 ABA 含量，加深種子的休眠[71]；在煙草中種子萌發(fā)進(jìn)程[72]。
【學(xué)位授予單位】：河南農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：S513

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前4條

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2 張莉;汪炳良;臧全宇;;種子胎萌機(jī)制研究進(jìn)展[J];細(xì)胞生物學(xué)雜志;2007年05期

3 郭士偉,黃少白;小麥穗發(fā)芽研究進(jìn)展[J];世界農(nóng)業(yè);2000年04期

4 宋同明,陸效武;對一個(gè)玉米雙重標(biāo)記新突變基因(os)的染色體定位和初步遺傳研究[J];遺傳學(xué)報(bào);1993年05期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 陳巖;玉米穗發(fā)芽突變體和小粒突變體基因克隆及功能驗(yàn)證[D];中國農(nóng)業(yè)大學(xué);2017年

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相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 李見坤;Mutator介導(dǎo)的玉米籽粒突變體的鑒定[D];中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院;2012年

本文編號：2630399