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玉米多叶突变体lfy1的遗传分析、精细定位和克隆

杜雪梅  
【摘要】:玉米lfy1突变体主要表型为穗上多叶,其不仅是研究玉米茎尖生长点发育机制的重要突变体,也是饲用玉米育种的重要种质。前人将lfy1基因初定位在3号染色体长臂上,但至今仍未克隆。在本研究中,我们进一步证实lfy1突变体在其后代分离群体中的表型受遗传背景影响明显。利用lfy1突变体与不同自交系构建的遗传群体,我们通过图位克隆法对其精细定位,构建物理图谱,且找到其他影响该表型的QTL位点。此外,利用自然群体对玉米穗上叶数和苞叶数进行了全基因组关联分析。主要结果如下: 1.lfy1突变体并不是典型的显性突变体,受遗传背景影响明显。在与B73得到的分离群体中,穗上叶数分布呈现典型的质量性状分离比,在与郑58得到的分离群体中,穗上叶数呈现典型的数量性状遗传分布。因此,选择B73群体作为精细定位的遗传群体,通过开发SSR和InDel分子标记,将lfy1基因的候选区间缩小至55kb(参照B73基因组)。三个标记与lfy1基因共分离,利用其鉴定基因型,观察到lfy1突变体茎尖生长点发育受到严重抑制。 2.根据B73参考基因组,对候选区间内GRMZM2G072052和GRMZM2G072080两个候选基因进行了序列测定、转录和蛋白水平分析。GRMZM2G072052基因在lfy1突变体与B73之间有差异,但是与郑58等自交系完全一致,且表达量未检测到明显差异。lfy1突变体中,GRMZM2G072080基因第八内含子有一5kb转座子插入,但并未影响该基因转录长度,RNAi转基因株系并未出现多叶表型。说明GRMZM2G072052和GRMZM2G072080可能并不是lfy1突变体的候选基因。 3.通过构建筛选lfy1突变体BAC文库,郑58Fosmid文库,得到候选区域物理图谱。lfy1突变体BAC文库中,3个BAC阳性克隆可覆盖整个候选区域。对其中一个阳性克隆29E3测序证实,在lfy1突变体中,候选区域长度至少大于90kb。郑58Fosmid文库中,对GRMZM2G072080的一个阳性克隆26D6进行测序,获得约35kb序列,其序列与29E3有26kb的重叠区域,且序列完全一致。说明郑58与lfy1突变体的基因组序列更为接近,两者之间序列的差异之处才可能是真正的突变位点。 4.lfy1突变体与郑58构建的F2分离群体穗上叶数呈现正态分布,符合数量性状遗传规律。利用110个SSR标记,lfy1突变体与郑58的F2群体190个单株,对穗上叶数进行QTL定位,共定位到4个影响穗上叶数的QTL位点,其中lfy1基因所在的位点qEPN3贡献率最高,为12.3%,qEPN2贡献率次之,为7.1%。通过对BC4F2、BC6F1、BC6F12群体的基因型和表型分析,进一步验证qEPN3和qEPN2两个QTL位点。且证实qEPN3与AC209804-4标记紧密连锁,qEPN2与chr2_S_209011873标记紧密连锁。 5.连续两年统计366个自交系组成的关联分析群体的穗上叶数和苞叶数,数据分析表明,穗上叶数和苞叶数相关系数为0.38。对穗上叶数进行全基因组关联分析,以p值0.0001为显著性标准,共检测到45个显著性SNP位点。玉米苞叶数的全基因组关联分析,显著性标准设置为p值0.0001,共有56个显著性SNP位点被检测到。


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