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玉米是我国第一大粮食作物,而高产是重要的育种目标性状,其中粒重是玉米产量构成因素之一。定位和克隆玉米粒重相关基因,将为玉米产量分子育种提供基因资源。本论文在前期玉米粒重相关转录因子基因ZmSPL1和ZmSPL2克隆和功能初步鉴定的基础上,综合采用正向和反向遗传学相结合的研究策略,进个步系统分析了 ZmSPL1和ZmSPL2基因与粒重的关系,并且对作用的分子机理进行了初步解析。主要研究结果如下:1.以粒重有明显差异的10个玉米自交系为材料,采用实时荧光定量PCR方法检测了ZmSPL1和ZmSPL2基因在授粉后10和14天籽粒中的表达水故,并且与百粒重进行了相关分析,ZmSPL1和ZmSPL2基因表达与粒重的相关系数均达到显著水平。2.在表达分析的基础上,以粒重有显著差异的大粒自交系87-1和小粒自交系B73为亲本衍生的F2群体为材料,构建了 SSR遗传连锁图谱,利用复合区间作图法,共检测到14个QTL位点,其中控制粒长、粒宽和粒重的QTL分别为8、3和3个,单个QTL的表型变异贡献率分别为 2.34-8.26%、6.82-13.31%和 4.24-7.26%,并完成了百粒重 QTL位点qHKW1和qHKW4-2的遗传图谱加密。比较基因组学分析发现,ZmSPL1和ZmSPL2基因在染色体上的物理位置分别位于qHKW1和qHKW4-2区间内。对北京、河北和吉林三个不同环境下种植的由自交系87-1和B73衍生的F2群体中ZmSPL1和ZmSPL2基因与百粒重性状进行单标记分析,发现ZmSPL1和ZmSPL2基因型与百粒重均紧密连锁,推测可能为粒重QTL qHW1和qHKW4-2的候选基因。3.获得了 ZmSPL1和ZmSPL2基因的超表达转基因水稻后代并进行了表型分析,发现水稻超表达株系较野生型籽粒长度和粒重明显增加,而粒宽、株高、穗长、穗粒数、旗叶长、分蘖、籽粒淀粉和蛋白质含量等性状上没有明显差异。对颖壳细胞进行分析发现,水稻超表达株系与野生型细胞大小没有差异,但细胞数目显著增多,说明ZmSPL1和ZmSPL2基因水稻超表达株系籽粒变大上要与细胞数目增加有关。4.完成了ZmSPL1基因的玉米转基因功能鉴定,发现ZmSPL1基因的玉米超表达株系较野生型在穗长、穗粗、行粒数和粒重等性状上均显著增加,但苗期性状、株高和开花期等性状没有显著差异。细胞学观察结果表明,ZmSPL1基因的玉米超表达株系的籽粒胚乳细胞增大。对籽粒诱导愈伤中细胞周期基因的表达进行分析发现,超表达株系愈伤组织细胞分裂速度也明显加快。胚乳转移细胞是影响籽粒发育的关键组织。研究还发现,ZmSPL1基因的玉米超表达株系转移细胞层数较野生型也有显著增加。据此,我们推测ZmSPL1基因对籽粒胚乳细胞的大小和细胞分裂速度均有正向调控作用。另外,ZwSPL1基因超表达株系籽粒中的蛋白质含量显著降低,但淀粉含量显著提高。综上所述,我们提出ZmSPL1基因表达水平的提高增加了传递细胞数目及胚乳细胞大小,在扩大库容的同时提高了籽粒对同化产物的运输能力,最终导致籽粒变大和粒重增加。