【摘 要】
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玉米株高属于玉米理想株型育种的重要性状,株高不但影响玉米收获的机械化,更与玉米的倒伏性和生物产量密切相关。因此,克隆相关玉米株高基因并解析其功能具有重要的理论和实用价值。本研究以EMS诱变玉米自交系LY8405获得的矮秆低穗位突变体dle1为材料,开展了表型性状、细胞学性状的调查分析;利用dle1×Mo17获得的F2分离群体,开展了突变位点的定位工作;进而利用大的分离群体结合目标区段多态性标记开发
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玉米株高属于玉米理想株型育种的重要性状,株高不但影响玉米收获的机械化,更与玉米的倒伏性和生物产量密切相关。因此,克隆相关玉米株高基因并解析其功能具有重要的理论和实用价值。本研究以EMS诱变玉米自交系LY8405获得的矮秆低穗位突变体dle1为材料,开展了表型性状、细胞学性状的调查分析;利用dle1×Mo17获得的F2分离群体,开展了突变位点的定位工作;进而利用大的分离群体结合目标区段多态性标记开发及RNA-Seq测序等方法,精细定位了该矮化突变位点,初步确定了其关键的候选基因,将其命名为ZmDLE1。本研究主要结果如下:1、突变体dle1农艺性状鉴定。与野生型LY8405相比,突变体dle1的株高和穗位高分别降低了35.0%和62.9%,差异达显著水平（p＜0.05）;虽然突变体dle1结实正常,但其籽粒粒长显著变短（p＜0.01）。dle1穗下节间数比LY8405减少一节;细胞学观察显示,突变体dle1茎秆纵切面节间纵向细胞长度显著短于LY8405（p＜0.01）,上述结果表明穗下节间数目的减少及节间细胞纵向长度变短是dle1株高和穗位高降低的原因。2、ZmDLE1精细定位。利用（dle1×Mo17）F2分离群体进行统计分析,表明dle1矮化表型受单位点隐性基因控制（c~2=2.854）,将该基因命名为ZmDLE1。利用BSA及RNA-seq方法,将ZmDLE1基因定位在玉米第1染色体标记TIDP6556和In Del-9之间;随后利用（dle1×Mo17）获得的F2大的分离群体结合目标区段多态性标记开发,进一步将ZmDLE1定位于标记In Del-11和In Del-26之间约620 Kb物理区间内。3、ZmDLE1关键候选基因鉴定及变异位点分析。在620 Kb目标区段内,共有16个注释基因;在RNA-seq结果中存在2个差异表达基因。利用已有的513份关联群体的基因型及株高、穗位高的表型数据开展候选基因关联分析,发现Zm00001d033231上存在与株高、穗位高显著关联的变异位点。q RT-PCR结果表明在dle1中Zm00001d033231基因表达水平显著低于野生对照。Zm00001d033231编码一个扩展蛋白（Expansin）家族基因,其在拟南芥中同源基因AT2G45110编码的Expansin-4蛋白参与激素调节、细胞扩张等植物生长过程。因此初步推测Zm00001d033231为ZmDLE1的重要候选基因。通过突变体和野生型的序列比较分析,发现在突变体dle1中第255,274,215位上的碱基由G变为A,导致原本的精氨酸变为谷氨酰胺,且该变异位于Zm00001d033231基因保守功能结构域。初步推测该CDS区碱基的改变可能是基因Zmdle1导致矮杆表型的重要功能变异位点。
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