o2-NILs的構(gòu)建及OPAQUe-2轉(zhuǎn)錄因子與Sh1、Sh2基因的互作研究.pdf

1、玉米（Zea mays L.）是我國(guó)重要的糧食和飼料作物，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上發(fā)揮著重要作用。普通玉米由于缺乏賴氨酸、色氨酸等必須氨基酸導(dǎo)致其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值偏低。而opaque-2突變基因能大幅度提高籽粒賴氨酸含量，因此選育含o2基因及胚乳修飾基因且綜合性狀優(yōu)良的優(yōu)質(zhì)蛋白玉米(QPM)成為改良現(xiàn)有玉米品質(zhì)性狀的重要途徑。回交育種是選育QPM的重要途徑之一，將o2基因回交導(dǎo)入現(xiàn)有優(yōu)良自交系構(gòu)建o2-NILs能拓寬我國(guó)QPM種質(zhì)基礎(chǔ)，但該方法在o2-NI

2、Ls構(gòu)建運(yùn)用中存在一些問(wèn)題。本文介紹了本實(shí)驗(yàn)室QPM育種項(xiàng)目開(kāi)展以來(lái)所使用的方法，并對(duì)該方法面臨的問(wèn)題進(jìn)行討論。另外，前人關(guān)于OPAQUE-2轉(zhuǎn)錄因子所調(diào)節(jié)基因的研究大多集中在醇溶蛋白、氨基酸代謝、植物抗逆等方面，很少涉及到淀粉合成相關(guān)基因，本課題前期利用蛋白質(zhì)組學(xué)的研究發(fā)現(xiàn)在創(chuàng)制成功的o2-NILs中SH1、SH2蛋白表達(dá)水平存在顯著差異，因此O2基因可能在調(diào)控玉米淀粉合成過(guò)程中參與了重要作用。本文擬以o2-NILs為研究材料通過(guò)酵母

3、單雜交、qRT-PCR和籽粒淀粉測(cè)定實(shí)驗(yàn)初步解析O2轉(zhuǎn)錄因子通過(guò)影響SH1、SH2表達(dá)進(jìn)而參與玉米籽粒淀粉合成途徑。具體研究?jī)?nèi)容和結(jié)果如下:
　　1.在課題組前人研究的基礎(chǔ)上，采用SSR分子標(biāo)記輔助選擇成功構(gòu)建44個(gè)普通玉米o(hù)2近等基因系及3個(gè)糯玉米o(hù)2近等基因系。同時(shí)發(fā)現(xiàn)普通玉米o(hù)2-NILs構(gòu)建全過(guò)程可利用phi057標(biāo)記進(jìn)行輔助選擇;糯玉米o(hù)2-NILs構(gòu)建回交世代使用phi057標(biāo)記選擇o2基因，自交純合世代則使用phi0

4、57和phi027篩選o2wx基因。
　　2.使用酵母單雜交分析O2轉(zhuǎn)錄因子對(duì)Sh1、Sh2基因啟動(dòng)子的作用，結(jié)果發(fā)現(xiàn)O2蛋白能與Sh1基因啟動(dòng)子Sh1-1、Sh1-3、Sh1-5和Sh1-9片段發(fā)生互作;O2蛋白能與Sh2基因啟動(dòng)子Sh2-7片段互作。
　　3.分析不同o2近等基因系籽粒胚乳中的ADPG焦磷酸化酶(AGPase)大亞基基因Sh2的轉(zhuǎn)錄情況。結(jié)果表明，在中97-7 o2導(dǎo)入系中，Sh2在14 DAP、18 D

5、AP和26 DAP的表達(dá)量分別為中97-7的1.43、1.89、1.44倍且差異達(dá)到顯著水平(P14DA=0.05、P18 DAP=0.05、P26DAP=0.03); CAL58 o2導(dǎo)入系中Sh2在14 DAP、20 DAP和26 DAP的表達(dá)量分別為CAL58的1.84、1.83、1.79倍且差異達(dá)到顯著水平(P14DAP=0.02、P22 DA=0.05、P26 DAP=0.05)。14 DAP以后糯玉米及普通玉米o(hù)2導(dǎo)入系中S

6、h2基因的轉(zhuǎn)錄水平高于野生型，O2轉(zhuǎn)錄因子對(duì)Sh2基因起負(fù)向調(diào)控作用。
　　4.對(duì)糯玉米自交系中97-7、300父本、中501及對(duì)應(yīng)的o2-NILs進(jìn)行粗淀粉含量分析，結(jié)果表明，中97-7 o2導(dǎo)入系（中97-7/o2）粗淀粉含量(72.16％)高于中97-7(60.99％)且差異達(dá)到極顯著水平(P=6.6E-5);300父本o2導(dǎo)入系(300父本/o2)粗淀粉含量(71.31％)高于300父本(65.72％)且差異達(dá)到極顯著水平