玉米是雜種優(yōu)勢(shì)利用的最好的作物之一,雄性不育材料作為一種寶貴的種質(zhì)資源,對(duì)雜種優(yōu)勢(shì)的利用具有十分重要的價(jià)值。前期篩選得到1個(gè)雄性不育突變體,并將其命名為mi-ms-3。該突變體表現(xiàn)為:雄穗花藥數(shù)目減少且不外露,每個(gè)花藥只有2個(gè)藥室,部分花藥退化為膜狀并在其末端形成絲狀物;1%I₂-KI染色發(fā)現(xiàn)花藥中含有能正常著色的花粉粒,與野生型花粉鏡檢不同之處在于總花粉粒數(shù)目的減少;突變體雌穗花絲增多,成熟果穗的籽粒兩側(cè)各有1個(gè)敗育的籽粒。通過(guò)mi-ms-3與自交系Mo17雜交得到F₁完全正常。利用F₂分離群體進(jìn)行遺傳分析發(fā)現(xiàn)突變表型由隱性單基因控制。利用BSA法,初步將該基因定位在3號(hào)染色體長(zhǎng)臂上。隨后利用29對(duì)SSR標(biāo)記和10對(duì)Indel標(biāo)記,將突變基因定位到S-6和umc1027兩個(gè)標(biāo)記之間,物理距離為1.5 cM。該定位區(qū)間內(nèi)有21個(gè)候選基因,通過(guò)轉(zhuǎn)座子標(biāo)簽法及測(cè)序分析,最終發(fā)現(xiàn)Zm00001d042618（zmm16）基因ATG上游30bp處發(fā)生了Mu轉(zhuǎn)座子的插入突變。分析表明,mi-ms-3與之前所報(bào)道的由于堿基突變?cè)斐傻?.. 

【文章來(lái)源】：作物學(xué)報(bào). 2020,46(12)北大核心CSCD

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【部分圖文】：

mi-ms-3和野生型表型

為了進(jìn)一步精細(xì)定位,根據(jù)B73和Mo17參考基因組在umc1973和umc1027兩個(gè)標(biāo)記間的序列差異開(kāi)發(fā)In Del標(biāo)記,并對(duì)2個(gè)親本進(jìn)行多態(tài)性分析,共篩選出10對(duì)Indel標(biāo)記(表1),最終將候選基因定位到S-6和umc1027兩個(gè)標(biāo)記之間,物理距離為1.5 c M (表2)。對(duì)定位區(qū)間內(nèi)的21個(gè)基因進(jìn)行分析,根據(jù)基因表達(dá)模式,選擇在花藥中表達(dá)量較高的基因作為候選基因,包括Zm00001d042609、Zm00001d042617、Zm00001d042618、Zm00001d042620和Zm00001d042624。根據(jù)Mu轉(zhuǎn)座子標(biāo)簽法,通過(guò)利用Mu轉(zhuǎn)座子末端反向重復(fù)序列設(shè)計(jì)的引物TIR-1與候選基因特異性引物42618-R組合進(jìn)行PCR擴(kuò)增,最終確定發(fā)生插入突變的基因?yàn)閆m00001d042618 (圖2),該基因編碼MADS-box蛋白,是參與花器官發(fā)育模型的B類功能基因。通過(guò)對(duì)野生型和突變體中該基因全長(zhǎng)擴(kuò)增比對(duì)發(fā)現(xiàn),突變體中該基因擴(kuò)增片段長(zhǎng)度要比野生型長(zhǎng)。測(cè)序分析表明,在Zm00001d042618基因起始密碼子ATG上游30 bp處有1494 bp序列插入,在插入位點(diǎn)處形成9 bp靶位點(diǎn)重復(fù)(TTCCTTGGG)(圖3)。對(duì)1494 bp序列進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn),其為1個(gè)完整的Mu13轉(zhuǎn)座子,該轉(zhuǎn)座子具有轉(zhuǎn)座活性。2.4 zmm16的啟動(dòng)子分析

啟動(dòng)子預(yù)測(cè)分析結(jié)果顯示,zmm16基因的啟動(dòng)子區(qū)包括茉莉酸甲酯響應(yīng)元件、參與防御和應(yīng)激反應(yīng)響應(yīng)元件、生長(zhǎng)素響應(yīng)元件、脫落酸響應(yīng)元件、干旱脅迫響應(yīng)元件及厭氧響應(yīng)元件(圖4)。研究表明,茉莉酸甲酯響應(yīng)元件與玉米雄穗和雌穗的發(fā)育有關(guān)[9],特別是與玉米單性花形成密切相關(guān)[10]。除此之外,zmm16基因啟動(dòng)子區(qū)還存在與分生組織表達(dá)相關(guān)的順式作用元件,這也進(jìn)一步說(shuō)明Mu13轉(zhuǎn)座子插入是導(dǎo)致mi-ms-3花藥發(fā)育異常的原因。另外,還發(fā)現(xiàn)低溫響應(yīng)順式作用元件及多個(gè)光響應(yīng)元件,這2類響應(yīng)元件對(duì)玉米zmm16基因功能的影響值得在未來(lái)深入探討。2.5 zmm16表達(dá)量分析

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]玉米胞質(zhì)雄性不育系研究進(jìn)展[J]. 馬沖,張春慶,陳舉林,侯瑋,王國(guó)勝.  中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào). 2005(01)
[2]高等植物啟動(dòng)子的研究進(jìn)展[J]. 王穎,麥維軍,梁承鄴,張明永.  西北植物學(xué)報(bào). 2003(11)
[3]帶遺傳標(biāo)記的玉米基因雄性不育的發(fā)現(xiàn)及遺傳和利用研究[J]. 林曉怡,楊典洱,林建興.  作物學(xué)報(bào). 2000(02)



本文編號(hào)：3137831