玉米籽粒發(fā)育異常突變體defectivekernel2014(dek2014)的表型分析及基因定位.pdf

1、玉米（Zea mays L.）籽粒是影響產(chǎn)量的重要因素，研究玉米籽粒發(fā)育的分子機(jī)制具有重要的意義。本研究以一籽粒自然突變體defective kernel2014（dek2014）為材料，其未成熟的籽粒表現(xiàn)為顏色變淺、籽粒膨大、內(nèi)部有大量液體物質(zhì)；成熟后則表現(xiàn)為凹陷皺縮、胚乳含量嚴(yán)重降低、胚發(fā)育異常且不能萌發(fā)。遺傳分析表明該突變體表型受隱性單位點控制。我們利用圖位克隆技術(shù)將突變位點鎖定在第3號染色體長臂末端的分子標(biāo)記10-49（Bin：

2、3.09）與10-54（Bin：3.09）之間約113 Kb的區(qū)間內(nèi)。經(jīng)比對，該區(qū)間存在3個候選基因：其中 GRMZM2G579005是轉(zhuǎn)座因子，不編碼任何蛋白質(zhì)；GRMZM5G842494編碼功能未知的蛋白；GRMZM2G429899是已知功能的SHRUNKEN2（SH2）基因，編碼淀粉合成代謝途徑中關(guān)鍵限速酶 AGPase的大亞基，在玉米籽粒發(fā)育過程中起著重要作用。經(jīng)克隆測序，我們發(fā)現(xiàn)突變區(qū)域位于SH2基因上游4200-4700 b

3、p區(qū)間內(nèi)，包括兩段缺失（Del1和Del2）和兩段插入（Ins1和Ins2）突變。候選基因GRMZM5G842494位于突變區(qū)域與SH2之間，且與SH2相距僅1047 bp。經(jīng)qRT-PCR檢測發(fā)現(xiàn)，在野生型玉米籽粒中SH2特異地在胚乳中表達(dá)，而GRMZM5G842494則主要在胚中表達(dá)；但是在突變籽粒中，兩個候選基因的表達(dá)量均嚴(yán)重降低。通過煙草葉片瞬時表達(dá)系統(tǒng)，我們分別研究了 Del1、Del2、Ins1和 Ins2對基因轉(zhuǎn)錄的影響。

4、結(jié)果表明Ins2可能對下游基因的轉(zhuǎn)錄影響最大，因此，該處突變可能是導(dǎo)致兩個候選基因異常表達(dá)的主要原因。
　　我們利用SH2基因的等位突變體與dek2014的雜合體進(jìn)行了等位雜交檢測，1/3的雜交后代表現(xiàn)為胚乳發(fā)育異常，但胚卻正常。因此，我們推測dek2014突變體的表型可能由GRMZM5G842494與SH2兩個基因共同調(diào)控的。并且， SH2可能調(diào)控胚乳的發(fā)育而GRMZM5G842494則控制胚的發(fā)育。因此，我們把GRMZM5G8