籽粒作為玉米儲藏器官,其發(fā)育程度和物質儲存直接影響玉米的產量和品質。本研究在玉米雙單倍體系選育過程中發(fā)現可穩(wěn)定遺傳的籽粒缺陷突變體,命名為defective kernel 101 (dek101)。該突變體籽粒皺縮,粒重顯著降低,胚致死,胚乳發(fā)育缺陷,不能成苗。在授粉后12 d, dek101開始出現明顯的發(fā)育異常,授粉后21 d籽粒鮮重、干重、體積不再增加。掃描電鏡觀察發(fā)現,與野生型相比, dek101淀粉粒顯著變小。遺傳分析證實該突變性狀受隱性單基因控制。利用441個F2單株和1648個F3單株,將該基因定位在1號染色體的標記IDP2182和IDP4600之間,物理區(qū)間約300 kb,共有5個預測基因。這些結果為挖掘與玉米籽粒發(fā)育有關的功能基因,解析籽粒發(fā)育機制奠定了基礎。

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圖1籽粒發(fā)育動態(tài)及授粉后不同時期野生型籽粒和突變型籽粒對比

觀察突變體dek101籽粒發(fā)現,與野生型相比,突變型籽粒嚴重干癟,粒重顯著降低,胚致死,胚乳發(fā)育嚴重缺陷,籽粒顏色灰白(圖1-A,B)。對籽粒發(fā)育動態(tài)的觀察發(fā)現,在9DAP時,突變型籽粒與野生型籽粒相比發(fā)育狀態(tài)基本一致;12DAP時,野生型籽粒呈淡黃色,突變型籽粒呈乳白色,胚....

圖2野生型與dek101籽粒淀粉粒掃描電鏡觀察

對4個F2分離果穗中的野生型和突變型籽粒粒數進行統(tǒng)計,并對兩者的分離比進行卡方測驗,結果表明野生型籽粒與突變型籽粒的分離比例符合3∶1的孟德爾分離定律理論比例(表2),表明該突變性狀受隱性單基因控制。2.4dek101被精細定位到300kb區(qū)間

圖3dek101的精細定位

隨后,在IDP7291和IDP78之間加密3個InDel標記(IDP8216、IDP8266和IDP101),利用F2群體的441個個體將dek101初步定位在1號染色體短臂標記IDP101與IDP78之間,物理區(qū)間為3.1Mb。為進一步精細定位,將檢測到的重組單株于2019....

圖4區(qū)段內5個預測基因在玉米自交系B73中不同組織的表達量

籽粒作為玉米光合產物的重要貯藏器官,由胚、胚乳和種皮3個部分構成,其中胚乳在玉米籽粒發(fā)育過程中積累淀粉、蛋白質等營養(yǎng)物質;胚作為新生植株的幼體,其萌發(fā)所需的營養(yǎng)物質來自于胚乳。因此,以籽粒突變體為遺傳材料,挖掘調控其發(fā)育的相關基因,并揭示籽粒發(fā)育的分子機制,對玉米產量和品質的遺傳....

本文編號：3922906