玉米Mutator插入突變體庫構(gòu)建及抗旱突變體的篩選分析.pdf

1、目前我國玉米雜交種的親本種類少，種質(zhì)基礎(chǔ)狹窄，玉米育種進(jìn)程發(fā)展緩慢。干旱已成為制約世界農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要因素，進(jìn)行抗旱種質(zhì)資源的挖掘創(chuàng)新，培育抗旱的玉米新品種具有重大的意義。但目前，篩選出的抗旱玉米種質(zhì)數(shù)量少，玉米抗旱育種受到很大制約。因此，利用Mu因子構(gòu)建突變體庫有利于玉米種質(zhì)資源，尤其是抗旱種質(zhì)資源的擴(kuò)增，改良，為玉米遺傳育種提供優(yōu)良的自交系。
　　 隨著測序技術(shù)的不斷發(fā)展，玉米基因組大規(guī)模測序已完成。玉米功能基因組學(xué)是研究每個(gè)

2、基因的功能及在生物體內(nèi)的作用機(jī)理，是當(dāng)前玉米研究的熱點(diǎn)。開展玉米功能基因組學(xué)研究的重要手段是構(gòu)建玉米突變體庫，突變體和對(duì)應(yīng)的突變基因間有著因果關(guān)系，可以為闡明基因的功能提供有力的證據(jù)。
　　 構(gòu)建玉米突變體的方法有許多種，大致分為自然突變，物理誘變，空間誘變，化學(xué)誘變，T-DNA插入突變，Mutator轉(zhuǎn)座子插入突變等。Mutator因子是玉米基因組內(nèi)源性轉(zhuǎn)座子，具有轉(zhuǎn)座活性最高、誘變能力最強(qiáng)的特點(diǎn)，誘變產(chǎn)生的突變體數(shù)量多、類型

3、豐富，易于觀察統(tǒng)計(jì)。利用Mutator因子構(gòu)建玉米突變體庫已成為開展玉米功能基因組學(xué)研究的重要途徑。
　　 本研究以115F為Mu轉(zhuǎn)座子供體材料，與優(yōu)良自交系B73雜交，構(gòu)建Mu因子介導(dǎo)的玉米突變體庫。以該庫為基礎(chǔ)，篩選出具有明顯抗旱突變表型的玉米突變體，并且開展Mu插入位點(diǎn)的側(cè)翼序列的克隆和生物信息學(xué)分析，預(yù)測側(cè)翼序列的生物功能，并與抗旱突變特性相聯(lián)系，以期闡明突變位點(diǎn)參與的玉米抗旱代謝途徑，為開展玉米抗旱育種和抗旱相關(guān)基因的

4、功能基因組學(xué)研究奠定基礎(chǔ)。
　　 主要研究結(jié)果如下：
　　 1.以115F為Mu轉(zhuǎn)座子供體材料，與優(yōu)良自交系B73為受體材料雜交得到M1代植株3000棵，自交后獲得2987個(gè)M2果穗，隨機(jī)選出100個(gè)果穗的籽粒，共37000個(gè)籽粒在室內(nèi)盆栽種植，長出幼苗36980棵。在室內(nèi)種植進(jìn)行遠(yuǎn)紅外篩選抗旱突變體，篩選出19棵抗旱的突變體植株。
　　 2.對(duì)19株抗旱植株進(jìn)行MuTAIL-PCR擴(kuò)增，含MuTIR的側(cè)翼序列5

5、6條，去除MuTIR序列后，長度在100-300bp之間的有13條，300-500bp的有15條，500-1000bp之間的有28條。整理后獲得10條非重復(fù)靶位點(diǎn)序列，長度約300-900bp。
　　 3.對(duì)10條特異序列進(jìn)行基因功能預(yù)測，發(fā)現(xiàn)其中一條序列具有編碼PPR蛋白的功能。PPR蛋白具有促進(jìn)植株和種子胚乳的發(fā)育，促進(jìn)葉綠體的形成，參與葉綠體生理生化代謝過程，還可以在逆境下反向調(diào)控細(xì)胞核與細(xì)胞器之間信號(hào)傳遞，參與抗氧化，抵