玉米是雜種優(yōu)勢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,對雜種優(yōu)勢的利用具有十分重要的價值。前期篩選得到1個雄性不育突變體,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,每個花藥只有2個藥室,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各有1個敗育的籽粒。通過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號染色體長臂上。隨后利用29對SSR標記和10對Indel標記,將突變基因定位到S-6和umc1027兩個標記之間,物理距離為1.5 cM。該定位區(qū)間內(nèi)有21個候選基因,通過轉座子標簽法及測序分析,最終發(fā)現(xiàn)Zm00001d042618（zmm16）基因ATG上游30bp處發(fā)生了Mu轉座子的插入突變。分析表明,mi-ms-3與之前所報道的由于堿基突變造成的... 

【文章來源】：作物學報. 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

為了進一步精細定位,根據(jù)B73和Mo17參考基因組在umc1973和umc1027兩個標記間的序列差異開發(fā)In Del標記,并對2個親本進行多態(tài)性分析,共篩選出10對Indel標記(表1),最終將候選基因定位到S-6和umc1027兩個標記之間,物理距離為1.5 c M (表2)。對定位區(qū)間內(nèi)的21個基因進行分析,根據(jù)基因表達模式,選擇在花藥中表達量較高的基因作為候選基因,包括Zm00001d042609、Zm00001d042617、Zm00001d042618、Zm00001d042620和Zm00001d042624。根據(jù)Mu轉座子標簽法,通過利用Mu轉座子末端反向重復序列設計的引物TIR-1與候選基因特異性引物42618-R組合進行PCR擴增,最終確定發(fā)生插入突變的基因為Zm00001d042618 (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。通過對野生型和突變體中該基因全長擴增比對發(fā)現(xiàn),突變體中該基因擴增片段長度要比野生型長。測序分析表明,在Zm00001d042618基因起始密碼子ATG上游30 bp處有1494 bp序列插入,在插入位點處形成9 bp靶位點重復(TTCCTTGGG)(圖3)。對1494 bp序列進行分析發(fā)現(xiàn),其為1個完整的Mu13轉座子,該轉座子具有轉座活性。2.4 zmm16的啟動子分析

啟動子預測分析結果顯示,zmm16基因的啟動子區(qū)包括茉莉酸甲酯響應元件、參與防御和應激反應響應元件、生長素響應元件、脫落酸響應元件、干旱脅迫響應元件及厭氧響應元件(圖4)。研究表明,茉莉酸甲酯響應元件與玉米雄穗和雌穗的發(fā)育有關[9],特別是與玉米單性花形成密切相關[10]。除此之外,zmm16基因啟動子區(qū)還存在與分生組織表達相關的順式作用元件,這也進一步說明Mu13轉座子插入是導致mi-ms-3花藥發(fā)育異常的原因。另外,還發(fā)現(xiàn)低溫響應順式作用元件及多個光響應元件,這2類響應元件對玉米zmm16基因功能的影響值得在未來深入探討。2.5 zmm16表達量分析

【參考文獻】：
期刊論文
[1]玉米胞質(zhì)雄性不育系研究進展[J]. 馬沖,張春慶,陳舉林,侯瑋,王國勝.  中國農(nóng)學通報. 2005(01)
[2]高等植物啟動子的研究進展[J]. 王穎,麥維軍,梁承鄴,張明永.  西北植物學報. 2003(11)
[3]帶遺傳標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.  作物學報. 2000(02)



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