论文部分内容阅读
玉米是世界三大作物之一，也是我国第一大粮食作物，粮饲兼用，在我国农业生产和国民经济中占有重要地位，近几年国内市场需求量呈递增趋势。柱头，又称花丝，是玉米重要的生殖器官，花丝的正常发育与玉米产量直接相关。研究花丝发育形成的遗传调控机制，可为深入开展玉米性别决定的遗传机理等研究提供参考，深化人们对花器官发育的理解，同时对玉米杂交种的繁育生产也具有重要的实践意义。
L5895突变体是D378自交系中发现的花丝发育异常自然突变株系，其突变性状可稳定遗传。本研究以L5895突变体为研究材料，对其表型进行初步观察鉴定，并对导致该突变性状的基因进行遗传学分析及基因定位。主要研究结果如下:
1.表型鉴定:L5895突变体植株的营养生长正常，但雄穗和雌穗均发育异常，表现为雌穗穗轴膨大近球状，花丝较短且丛生，无法吐出苞叶，扒苞叶授粉不结实，后期干瘪腐烂;雄穗出现少量类似花丝的结构，但不结实。
2.遗传分析:对B73、黄早四、T6385等自交系与L5895构建的F1、F2及BC1群体进行分析，杂交后代F1不出现性状分离，均正常吐丝结实;F2及BC1群体均出现性状分离，F2分离比为野生型∶突变型=3∶1(x20.05,1=3.84)，BC1分离比为野生型∶突变型=1∶1(x20.05,1=3.84)，遗传分析结果表明L5895花丝发育异常的突变性状受1对隐性核基因控制。
3.I2-KI花粉染色实验表明突变基因未引起突变体花粉败育。
4.扫描电镜及体视显微镜观察:扫描电镜结果显示，雌穗中由小穗成对分生组织到小花分生组织发育时期，野生型植株下位花雌、雄蕊及上位花雄蕊均发生败育，突变体下位花雌、雄蕊则有部分未发生退化并产生额外分生组织，上位花部分雄蕊转化为雌蕊。体视显微镜观察发现:突变体雌小穗中每朵小花均形成多条花丝，部分雌蕊有珠心状突起生成;突变体雄穗小花除正常雄蕊外，部分雌蕊转化为雄蕊，部分雄小穗顶部有类似花丝的结构生成。
利用图位克隆的方法将突变基因初步定位于6号染色体长臂上，后利用新开发的SSR分子标记最终将L5895突变基因精细定位于L2与L28两个标记之间，标记之间的遗传距离为1.07cM，物理距离为53.7Kb，区间内只含有zag1一个编码基因，对其测序发现突变体zag1基因的3UTR区域插入了TCGA四个碱基，碱基插入虽未影响其蛋白质的空间结构，但该区域存在多个miRNA的结合位点，而碱基的插入很可能影响了zag1基因的表达，基本确定zag1为目的基因。
L5895突变体是D378自交系中发现的花丝发育异常自然突变株系，其突变性状可稳定遗传。本研究以L5895突变体为研究材料，对其表型进行初步观察鉴定，并对导致该突变性状的基因进行遗传学分析及基因定位。主要研究结果如下:
1.表型鉴定:L5895突变体植株的营养生长正常，但雄穗和雌穗均发育异常，表现为雌穗穗轴膨大近球状，花丝较短且丛生，无法吐出苞叶，扒苞叶授粉不结实，后期干瘪腐烂;雄穗出现少量类似花丝的结构，但不结实。
2.遗传分析:对B73、黄早四、T6385等自交系与L5895构建的F1、F2及BC1群体进行分析，杂交后代F1不出现性状分离，均正常吐丝结实;F2及BC1群体均出现性状分离，F2分离比为野生型∶突变型=3∶1(x20.05,1=3.84)，BC1分离比为野生型∶突变型=1∶1(x20.05,1=3.84)，遗传分析结果表明L5895花丝发育异常的突变性状受1对隐性核基因控制。
3.I2-KI花粉染色实验表明突变基因未引起突变体花粉败育。
4.扫描电镜及体视显微镜观察:扫描电镜结果显示，雌穗中由小穗成对分生组织到小花分生组织发育时期，野生型植株下位花雌、雄蕊及上位花雄蕊均发生败育，突变体下位花雌、雄蕊则有部分未发生退化并产生额外分生组织，上位花部分雄蕊转化为雌蕊。体视显微镜观察发现:突变体雌小穗中每朵小花均形成多条花丝，部分雌蕊有珠心状突起生成;突变体雄穗小花除正常雄蕊外，部分雌蕊转化为雄蕊，部分雄小穗顶部有类似花丝的结构生成。
利用图位克隆的方法将突变基因初步定位于6号染色体长臂上，后利用新开发的SSR分子标记最终将L5895突变基因精细定位于L2与L28两个标记之间，标记之间的遗传距离为1.07cM，物理距离为53.7Kb，区间内只含有zag1一个编码基因，对其测序发现突变体zag1基因的3UTR区域插入了TCGA四个碱基，碱基插入虽未影响其蛋白质的空间结构，但该区域存在多个miRNA的结合位点，而碱基的插入很可能影响了zag1基因的表达，基本确定zag1为目的基因。