籽粒作為玉米儲(chǔ)藏器官,其發(fā)育程度和物質(zhì)儲(chǔ)存直接影響玉米的產(chǎn)量和品質(zhì)。本研究在玉米雙單倍體系選育過(guò)程中發(fā)現(xiàn)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(xiàn)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(xiàn),與野生型相比, dek101淀粉粒顯著變小。遺傳分析證實(shí)該突變性狀受隱性單基因控制。利用441個(gè)F2單株和1648個(gè)F3單株,將該基因定位在1號(hào)染色體的標(biāo)記IDP2182和IDP4600之間,物理區(qū)間約300 kb,共有5個(gè)預(yù)測(cè)基因。這些結(jié)果為挖掘與玉米籽粒發(fā)育有關(guān)的功能基因,解析籽粒發(fā)育機(jī)制奠定了基礎(chǔ)。

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圖1籽粒發(fā)育動(dòng)態(tài)及授粉后不同時(shí)期野生型籽粒和突變型籽粒對(duì)比

觀察突變體dek101籽粒發(fā)現(xiàn),與野生型相比,突變型籽粒嚴(yán)重干癟,粒重顯著降低,胚致死,胚乳發(fā)育嚴(yán)重缺陷,籽粒顏色灰白(圖1-A,B)。對(duì)籽粒發(fā)育動(dòng)態(tài)的觀察發(fā)現(xiàn),在9DAP時(shí),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(shí),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(duì)4個(gè)F2分離果穗中的野生型和突變型籽粒粒數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì),并對(duì)兩者的分離比進(jìn)行卡方測(cè)驗(yàn),結(jié)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(xì)定位到300kb區(qū)間

圖3dek101的精細(xì)定位

隨后,在IDP7291和IDP78之間加密3個(gè)InDel標(biāo)記(IDP8216、IDP8266和IDP101),利用F2群體的441個(gè)個(gè)體將dek101初步定位在1號(hào)染色體短臂標(biāo)記IDP101與IDP78之間,物理區(qū)間為3.1Mb。為進(jìn)一步精細(xì)定位,將檢測(cè)到的重組單株于2019....

圖4區(qū)段內(nèi)5個(gè)預(yù)測(cè)基因在玉米自交系B73中不同組織的表達(dá)量

籽粒作為玉米光合產(chǎn)物的重要貯藏器官,由胚、胚乳和種皮3個(gè)部分構(gòu)成,其中胚乳在玉米籽粒發(fā)育過(guò)程中積累淀粉、蛋白質(zhì)等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì);胚作為新生植株的幼體,其萌發(fā)所需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)來(lái)自于胚乳。因此,以籽粒突變體為遺傳材料,挖掘調(diào)控其發(fā)育的相關(guān)基因,并揭示籽粒發(fā)育的分子機(jī)制,對(duì)玉米產(chǎn)量和品質(zhì)的遺傳....

本文編號(hào)：3922906