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株高是决定作物产量的重要农艺性状。作物矮化不仅有助于抗倒伏能力提升,而且有利于种植密度的增加及收获指数的提高,对作物生产十分有益。玉米是主要的粮饲和工业原料,研究玉米株高的遗传调控机理具有非常重要的理论和应用价值。本研究中,我们在玉米自交系HL9047中发现了一个植株矮化的自然突变体dwarf2014(d2014),其株高和穗位高与野生型WT相比分别降低了1/4和1/2,并且其他农艺性状几乎不受影响。通过基因定位、DNA序列分析及等位性检验,发现d2014为一个新型的br2等位变异。d2014突变影响了BR2基因正常的剪接方式,导致体内剪接体BR2-T02代替野生型状态的BR2-T01大量表达。前人研究只关注了BR2-T01,表明BR2编码一个auxin输出转运蛋白PGP1(属于ABC转运蛋白家族)。蛋白质结构域预测分析表明,BR2-T01编码蛋白PGP1-T01含有两个TMD和两个NBD结构域,是一个完整的ABC转运蛋白;而BR2-T02编码蛋白PGP1-T02仅含有1个TMD和1个NBD结构域,属于半个ABC转运蛋白。通过酵母异源表达解毒试验,初步证明了二者编码的蛋白均具有auxin输出转运的生物功能。因而,剪接方式变异的d2014丰富了br2的突变类型;并且,突变体d2014中功能性PGP1-T02可能部分弥补PGP1-T01的缺乏,以至于产生温和的矮化表型且没有伴随其他不良农艺性状,具有一定玉米育种应用潜力。株高发育与节间伸长密切相关,与其他br2矮化突变体一致,d2014下部节间(包括穗位节间)严重缩短而上部节间变化微小,预示着br2对株高发育具有独特的调控方式,但它的作用机理目前还没有得到很好的解析。本研究中,茎节间发育的动态观察结果表明,突变体d2014节间伸长在几个关键发育时期(6叶期-12叶期-14叶期)出现了抑制-加快-短暂抑制(穗位节间)的变异模式。通过细胞学分析,发现突变体d2014缩短节间的维管束数目与野生型WT的相比显著减少,表明了其茎秆的居间分生组织细胞活动可能受到影响。茎秆组织RNA原位杂交结果显示,BR2主要在茎节和茎节间的维管束中特异表达,表明BR2/PGP1在这些组织发挥auxin输出转运的功能。通过茎秆组织auxin浓度(节间伸长变异的几个关键时期)分析,结果发现6叶期突变体d2014茎尖的auxin浓度显著高于WT的;而12叶期、14叶期茎尖auxin浓度逐渐降低,且突变体d2014和WT之间没有差异;另外,14叶期突变体d2014穗位节间的茎节中的auxin浓度显著高于WT及自身茎节间中的auxin浓度。综合起来,我们推断BR2/PGP1通过维管束将auxin从茎节处输出转运至茎节间中,突变导致auxin在茎节处过量积累而抑制节间伸长。茎秆的紧邻茎节区域含有居间分生组织,而节间的伸长依赖于居间分生组织细胞活动。因而,BR2/PGP1介导的居间分生组织区域低auxin浓度对于节间伸长至关重要。