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玉米是杂种优势表现明显并有巨大经济效益的作物,也是杂种优势遗传学和分子生物学研究的模式植物。根系在固定和支持植株生长,吸收、运输水和肥等方面具有十分重要的作川,根系还直接或间接地影响玉米产量性状。玉米苗期根系作为一个相对简单的理要器官,是数量性状的杂种优势机理研究的理想材料之一。本研究的目的是以玉米苗期根系为实验材料,分析同一发育时期杂交种和亲本根系基因的表达谱,试图从基因表达的水平探讨杂种优势的生物学基础。 本研究以玉米强优势杂交种Yuyu22及其亲本(Zong3和87-1)的苗期根系为实验材料,采用抑制差减杂交法(SSH)构建了杂交种和两个亲本的正向和反向共四个差减cDNA文库。差异筛选、测序并去除重复序列后,从530个测序结果中共获得了295个非冗余的差异表达EST序列。对其功能分类的统计结果表明,有45%的差异表达基因为功能未知或新发现的EST:可推测功能的EST中,包括13%的基础代谢相关基因,9%的转录及调控相关基因(包括6.4%的转录因子),6%的信号转导相关基因,4%的细胞生长和分裂相关基因,5%的蛋白加工相关基因等。 对14个功能涉及转录调控,细胞分裂,信号转导等差异表达基因的RT-PCR分析表明,有7个基因的差异表达模式与SSH结果一致。14个基因中有4个为杂交种超亲表达:1个为杂交种中亲表达:4个为杂交种偏低亲表达:5个为杂交种偏高亲表达,其中偏向Zong3表达的有4个,偏向87-1表达的有1个。实时荧光定量PCR分析表明,CR2806和CR4C09的差异表达模式与SSH结果一致,分别为杂交种偏低亲Zong3表达和杂交种超亲表达。 采有CAPS和STS标记,将12个差异表达的EST定位于玉米第1,2,4,6,7,9和10号染色体。将这12个标记加到本实验室构建的遗传连锁图谱上以后,通过复合区间作图法检测到8个影响苗期根系性状的OTL。进一步的分析发现,定位于第1染色体的差异表达EST CR2E08 位于发芽后4天根系的总根长、根表面积和根体积的QTL区间内。该标记的增加使得根体积QTL的LOD值及可解释的表型变异明显增加。 以玉米cDNA芯片杂交中杂交种和亲本差异表达的EST序列A1770808为基础,通过RT-PCR方法,获得了两个包含相同开放阅读框的MYB转录因子:ZmMYBL1和ZmMYBL2。序列分析表明ZmMYBL,编码典型的R2R3-MYB蛋白:Southern杂交分析表明该基因在玉米基因组中可能以单拷贝形式存在,为多基因家族的成员之 ;RT-PCR分析表明该基因的表达有明显的组织特异性,并且在杂交种的根系、茎间和叶片中的表达量均低于亲本;用Yuyu22重组自交系群体,将ZmMYBL1初步定位在玉米染色体bin 7.03处,SSR标记bnlg339和umc1865之间;同时对玉米苗期根系平均直径的一个QTL也定位在第7染色体标记ZmMYBL1和umcl865之间。R2R3-MYB类转录因子的表达分析表明,该家族的其它成员参与了交种和亲本的差异表达。