玉米(Zea mays L.)作為主要的糧食作物,是廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、食品、飼料、能源等諸多領(lǐng)域的重要資源。隨著生命科學(xué)向后基因組學(xué)時代的轉(zhuǎn)向,玉米科學(xué)已開始跨入旨在揭示功能基因表達(dá)及其性狀調(diào)控機(jī)制的功能基因組研究,玉米育種目標(biāo)也在趨向多樣化。玉米基因組(http://www.maizegdb.org)包含約3.2萬個基因,其中絕大多數(shù)是關(guān)于玉米性狀表達(dá)的功能基因。玉米突變體的開發(fā)利用促進(jìn)了部分基因的鑒定和功能解析,但多數(shù)玉米基因的生物學(xué)功能依然未知。導(dǎo)致該狀況的一個主要原因是誘變效率低下所致的基因突變材料的不足。近來,本實驗室確立了玉米花粉生殖細(xì)胞的N-甲基-N-亞硝基脲(N-methyl-N-nitrosourea,MNU)誘變技術(shù)。與玉米EMS誘變相比,該誘變技術(shù)具有顯著提高的廣譜基因突變誘發(fā)效率,可為玉米功能基因組與育種研究所需的各種突變材料的規(guī)�；_發(fā)提供高效的技術(shù)支撐。玉米種子性狀作為決定玉米籽粒產(chǎn)量與品質(zhì)以及玉米源產(chǎn)品價值的基本因素,在玉米遺傳育種研究中得到了長期的關(guān)注。截止目前,登記在玉米遺傳與基因組數(shù)據(jù)庫中已鑒定的調(diào)控關(guān)于玉米籽粒性狀表達(dá)的基因的數(shù)目約為400個。為了向調(diào)控玉米籽粒性狀表達(dá)的未知基因的鑒定與玉米新品種培育提供多樣的基因突變材料,本研究通過對野生型玉米自交系(A378)花粉生殖細(xì)胞MNU處理所得的346份M_2籽粒及其后代群體的篩查,獲得并表征了41份純合基因型籽粒性狀突變體,將其命名為ZMKM系列。與A378相比,ZMKM系列突變體呈現(xiàn)籽粒性狀與胚乳淀粉性質(zhì)的多樣變化,且兼具稈型、葉型或者穗型性狀的改變。ZMKM1、ZMKM2為皺縮胚乳突變體,呈現(xiàn)胚乳凹陷、不透明、無光澤性狀。ZMKM3-ZMKM5為糯質(zhì)胚乳突變體,呈現(xiàn)胚乳乳白色、種皮黃色與凹陷胚部性狀。ZMKM6-ZMKM9為白色胚乳突變體,顯示白色胚乳與基部粉質(zhì)的性狀。ZMKM10-ZMKM18顯示胚乳異常黃色性狀,其中ZMKM10和ZMKM11兼具胚乳基部凹陷特征,ZMKM12兼具籽粒方形特征,ZMKM15和ZMKM16兼具籽粒圓形特征。ZMKM19-ZMKM24是胚突變體,其中ZMKM19-ZMKM21與ZMKM22-ZMKM24分別顯示胚部的皺紋與凹陷特征。ZMKM25-ZMKM37是種皮突變體,其中ZMKM25-ZMKM33與ZMKM34-ZMKM37分別呈現(xiàn)種皮條紋與均色變化特征。ZMKM38-ZMKM41為小粒突變體,兼具基部凹陷與異常黃色沉積特征,其中大多顯示籽粒圓形性狀。為了探究各類籽粒突變體胚乳成分的品質(zhì)性狀,進(jìn)一步解析了6份代表性突變體(ZMKM1、ZMKM5、ZMKM34、ZMKM8、ZMKM17、ZMKM32)的胚乳淀粉性質(zhì)。與A378相比,ZMKM1作為皺縮胚乳突變體顯著減少了直鏈淀粉、支鏈淀粉和總淀粉含量,呈現(xiàn)淀粉顆粒圓形化和密度增大的特征;ZMKM5和ZMKM34分別作為糯質(zhì)胚乳突變體和粉紅色種皮突變體,均顯著減少了直鏈淀粉含量、增加了支鏈淀粉和總淀粉含量,呈現(xiàn)淀粉粒表面凹陷增多、絮狀物附著的特征;ZMKM8、ZMKM17和ZMKM32分別作為白色胚乳、異常黃色胚乳與條紋種皮突變體均明顯增加了直鏈淀粉含量,顯示淀粉粒表面的棱角弱化特征。本研究所得的玉米籽粒性狀突變體可應(yīng)用于遺傳分析、蛋白組學(xué)表征、轉(zhuǎn)錄組與cDNA鑒定、基因克隆與編碼蛋白解析、新品種培育等玉米的遺傳育種學(xué)研究。其應(yīng)用有望促進(jìn)玉米籽粒中未知功能基因的鑒定、性狀表達(dá)遺傳調(diào)控機(jī)制的全面闡明以及玉米營養(yǎng)品質(zhì)多樣化育種目標(biāo)的達(dá)成。
【學(xué)位單位】：山西大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：S513
【部分圖文】：

圖 3.1 皺縮胚乳突變體籽粒外觀特征A: 野生型籽粒；B, C: 皺縮胚乳Fig.3.1 Appearance characteristics of kernels in shrunken endosperm mutantsA: wild type kernel; B, C: ZMKM1 and ZMKM2表 3.1 純合基因型系列籽粒突變系中皺縮突變體籽粒特征、植株性狀及果穗形態(tài)

圖 3.2 糯質(zhì)胚乳突變體的籽粒外觀特征A: 野生型籽粒；B, C, D：糯質(zhì)胚乳Fig.3.2 Appearance characteristics of kernels in waxy endosperm mutanA: wild type kernel; B, C, D: ZMKM3, ZMKM4 and ZMKM5

圖 3.3 白色胚乳突變體的籽粒外觀特征A: 野生型籽粒；B, C, D, E: 白色胚乳Fig.3.3 Appearance characteristics of kernels in white endosperm mutantsA: wild type kernel; B, C, D, E: ZMKM6, ZMKM7, ZMKM8 and ZMKM9表 3.3 純合基因型系列籽粒突變系中白色胚乳突變體籽粒特征、植株性狀及果穗形態(tài)

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 馬燕斌;王霞;張樹偉;李換麗;吳霞;王新勝;;棉花突變體種質(zhì)資源創(chuàng)制概述[J];山西農(nóng)業(yè)科學(xué);2018年01期

2 李新鵬;李京琳;陳小朋;曾翔;龍湍;安保光;張維;吳永忠;黃培勁;;玉米突變體庫創(chuàng)制及雄性不育突變體鑒定[J];玉米科學(xué);2018年03期

3 段光前;李碩碩;李鑫;黃開耀;;裂殖壺菌高產(chǎn)油突變體的高通量篩選[J];生物工程學(xué)報;2019年07期

4 潘俏;張舒vQ;沈迪;吳家琪;陳春蓮;陳潔;陳勁楓;婁群峰;;黃瓜耐鹽突變體材料的篩選與鑒定[J];南京農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報;2018年01期

5 張亞芳;潘存紅;李愛宏;湯雯;武茹;陳宗祥;許愛霞;潘學(xué)彪;;提高水稻插入突變體庫利用效率的嘗試[J];遺傳;2007年07期

6 張萍;姜景彬;楊歡歡;趙婷婷;許向陽;李景富;;番茄EMS突變體庫的構(gòu)建及表型分析[J];北方園藝;2019年07期

7 紀(jì)策;劉源;李丹;Sossah Frederick Leo;楊陽;付永平;李玉;;有害疣孢霉Hypomyces perniciosus遺傳轉(zhuǎn)化體系的建立及其突變體庫的構(gòu)建[J];菌物學(xué)報;2018年08期

8 張習(xí)春;魯菲菲;呂育松;羅榮劍;焦桂愛;鄔亞文;唐紹清;胡培松;魏祥進(jìn);;兩個堊白突變體的鑒定及突變基因的圖位克隆[J];中國水稻科學(xué);2017年06期

9 岳麗曉;李登云;張玲玲;;擬南芥衰老相關(guān)突變體lsm3的鑒定和基因克隆[J];赤峰學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版);2017年20期

10 臧新山;申賢坤;裴文鋒;吳Z

本文編號：2815048