Mutator轉座子介導的玉米脆稈突變體的形態(tài)學、生物化學及遺傳學分析.pdf

1、莖稈脆性突變體是研究莖稈形成機制、進行秸稈改良的重要資源。莖稈強度是重要的玉米農藝性狀，莖稈機械強度降低，容易導致植株倒伏，影響玉米的產量和品質；莖稈機械強度變化伴隨有植株生化成分以及植株脆性的改變。我國每年產生多達2億噸的玉米秸稈，改良玉米秸稈，使其適用于飼料、生物能源等用途，有利于提高資源的綜合利用效率。因脆性突變體較為缺乏，有關玉米細胞壁合成機理的研究進展緩慢，獲得更多脆性突變體將加快其研究步伐。在玉米中主要利用Mutator轉座

2、子構建突變體庫，Mutator轉座子具有較高的突變頻率、較低的插入專一性、在基因組中自身拷貝數(shù)多等特點，容易在較少的群體內產生覆蓋全基因組的大量突變體。
　　 從玉米自交系Zong31和攜帶活性MuDR轉座子的自交系W22雜交構建的突變體庫中，篩選得到了莖稈和葉片都表現(xiàn)明顯脆性的突變植株，經(jīng)多代自交和表型鑒定，獲得性狀穩(wěn)定的純合突變體。本研究應用形態(tài)學、細胞學、生物化學和遺傳學等方法分析了此突變體與正常玉米葉片機械強度、莖稈顯微

3、結構、植株生化成分的差異；并對雜交后代進行遺傳分析，明確了此性狀的遺傳方式，為今后深入開展脆性基因的克隆、功能分析以及生物質能源利用研究等提供了基礎材料。主要結果如下：
　　 1、田間表型考察表明：在種子萌發(fā)和幼苗階段，突變體與正常玉米的生長狀況一致，無明顯差別。脆性表型從4葉1心期開始出現(xiàn)，突變型植株的所有組織都表現(xiàn)出脆性，且在此后的各生育期持續(xù)存在。
　　 2、突變體的莖葉同正常玉米相比，組織韌性和張力減弱，極易折斷

4、。葉片抗張力結果表明：西雙版納、武漢兩地群體中脆性植株葉片斷裂所需最大拉力分別為正常玉米的77.9%和61.7%，差異極顯著。
　　 3、石蠟切片結果顯示：脆性植株莖稈組織在維管束數(shù)目、分布以及皮層纖維細胞層數(shù)上與正常植株差異不大。掃描電鏡觀察圖顯示：兩者在組成維管束鞘的厚壁組織細胞上有差異，正常玉米植株的細胞壁厚，細胞腔小，結構緊密，而突變植株細胞壁薄，細胞腔大，排列松散。脆性突變體的細胞壁厚度為正常玉米的42.3%。

5、　　 4、植株生化成分測定的結果表明：脆性植株與正常植株纖維素和可溶性糖的含量差異達到極顯著水平，木質素含量差異達到顯著水平。脆稈突變體中，纖維素含量占干物質總量的12.3%，顯著低于正常玉米(26.7%)；可溶性糖含量占干物質總量的36.1%，顯著高于正常玉米(12.4%)；木質素含量占干物質總量的16.9%，低于正常玉米(19.2%)；半纖維素略有降低，果膠質和脂類差異不明顯。
　　 5、2010年春在武漢種植的Fl單株，

6、田間表型正常；2010年秋在武漢及2010年冬在西雙版納分別種植的406個單株和214個單株的F2群體中正常和脆性植株的分離比分別為164:50和311:95，卡方測驗表明符合3:1分離；2011年春武漢種植F2:3家系，其中純合正常型家系83個，性狀分離家系159個，脆性家系60個，卡方檢測表明符合1:2:1分離比。遺傳分析結果說明該脆性突變?yōu)閱位蚩刂频碾[性性狀。
　　 6、分別運用MuTAIL-PCR、SAIFF以及Mu-