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20世纪60年代,在水稻和小麦中分别发现了能够有效降低植株株高同时又对产量性状没有明显负面效应的半矮秆基因sdl和咖1,被称作“绿色革命”基因。然而,在玉米的育种研究过程中,却-直没有发现具备上述特点的半矮化基因。本研究主要以来自于高秆亲本MO18W和矮秆亲本52220杂交组成的群体为材料,构建F2和F3:4群体对玉米株高进行研究,主要结果如下:1、通过对F2代进行初定位,在1号染色体上80cM至110cM处发现一个控制株高的主效QTL位点,可解释表型变异约为26%,加性效应达到35.9cm。进一步精细定位最终将目标区段缩小到1号染色体标记V2到V4之间354kb的区段内。2、在目标区段内筛选候选基因,发现其中的Br2是编码P-糖蛋白的基因,该蛋白在生长素的极性运输中起作用,是生长素输出载体MDR/PGP蛋白家族的成员。分别对两亲本中该基因进行测序,发现高秆亲本Mo18W中Br2基因由5个外显子4个内含子构成,总长为6655bp。而矮秆亲本52220中的br2基闵在最后一个外显子6376bp到6617bp处存在一个241bp的序列缺失,从而导致其编码的蛋白中最后一个NTP激酶结构域失去功能。进一步测序发现在76个玉米地方品种和235个玉米自交系中,仅在矮秆亲本52220中具有这个位点,因此将这种稀有的等位基因命名为subr2。3、在4个来源于F4代交换单株的类近等基因系群体中调查评估株高对其它性状的效应,来检验subr2对植株生长以及产量的影响。最终结果显示该基因对株高、穗位高、去雄株高有着极显著的降低作用,而对于穗上叶长、穗上叶夹角、穗上叶片数影响很微弱,对于苞叶数目、雌穗长、雌穗轴径、穗行数、行粒数等性状并没有影响。4、分别选取F3:4后代类近等基因系中带有正常Br2基因和subr2等位基因的材料进行RNA-seq表达比较分析,比较拔节早期和中期茎节中的差异表达基因,同时选取高粱中Br2的同源基因dw3的近等基因系材料也进行RNA-seq分析,通过跨物种的比较RNA-seq分析,发现在拔节中期存在99个共表达的差异基因,其中涉及多个激素代谢通路,经过比较,subr2基因可正向调控纤维素合成酶基因Csldl,负向调控赤霉素合成基因D3、油菜素内酯合成基因BAK1和生长素转运蛋白 A4cin7。综上所述,玉米自交系52220中存在一个控制株高的Br2稀有等位基因subr2,该基因通过多种激素代谢途径影响玉米株高,具备很好的育种潜力。