玉米叶片作为源,是产量形成的物质基础,其光合作用对干物质的积累及产量有非常重要的影响。玉米叶发育受一系列基因的调控,任何一个发生突变都可能会导致叶片形态或叶片组分、含量发生变化。叶型突变是育种家追求“理想株型”的宝贵材料,因而,克隆与玉米叶型发育有关的基因,并对其功能进行解析,具有重大的理论意义和应用价值。玉米EMS（甲基磺酸乙酯）突变体库是进行玉米功能基因组学研究的“宝库”。本课题组利用EMS诱变玉米骨干自交系RP125的花粉,获得了一份表型稳定遗传的玉米皱小叶突变体swl1（small wrinkled leaf 1）,本研究对该突变体的农艺性状进行了考察,对突变体叶片进行了组织细胞学观察,与玉米自交系B73构建了F2及BC1F1遗传分离群体,结合BSR-Seq分析与图位克隆技术对突变基因进行了定位和克隆,取得研究结果如下:1、swl1突变体为玉米皱小叶突变体,突变体叶片皱缩,伸展不完全,叶面积显著减小。突变体的株高、叶面积、籽粒的粒长粒宽等均与野生型存在差异。对叶片及花丝的表皮蜡质各成分的含量测定发现,突变体叶片中脂肪酸、初级醇及烷烃的含量高于野生型,但花丝中结果刚好相反。推测突变基因在不同组织中的蜡质合成通路中承担不同的角色,叶片组织细胞学观察表明突变体叶片上表皮细胞发育畸形,排列不规则,推测是引起叶表面皱缩的原因。2、用swl1和B73构建BC1F1及F2群体,双亲正反交试验排除受细胞质遗传物质影响的可能,并通过对两种遗传群体进行遗传分析表明性状受隐性单基因控制;结合BSA（混合分组分析）定位策略,利用遍布玉米全基因组的多态性良好的200多对SSR标记进行基因型分析,发现在玉米第5号染色体上的SSR标记mmc0481、umc1680、umc1941跟突变表型共分离,初步确定该基因位于第5号染色体上;随后利用玉米B73参考基因组信息以及RP125的测序数据在三个SSR标记附近开发了多个多态性In Del标记,利用这些多态性标记,检测1276个隐性单株的基因型,最终将目标基因精细定位在indel19和indel14之间,物理距离为134 kb的区段内;BSR-seq结果与图位克隆结果吻合。结合B73参考基因组基因注释信息发现该区段内共有5个候选基因,设计全部基因的特异性引物并在突变体和野生型中进行克隆,测序比对发现在Zm00001d017251基因的最后一个外显子上存在一个碱基T突变为A,导致其编码的蛋白质序列中第217位缬氨酸变为天门冬氨酸,这个氨基酸的改变导致其编码蛋白功能改变。对F2群体中的3个隐性单株以及100个隐性单株DNA的混池测序发现,此突变位点真实存在。3、搜索玉米基因组数据库发现,SWL1（Zm00001d017251）基因组全长6594 bp,c DNA全长4696 bp,包括4个外显子和3个内含子,编码318个氨基酸。在NCBI网站中对SWL1蛋白进行BLAST发现,在拟南芥、高粱等物种中,SWL1的功能与蜡质合成有关,参考基因组注释此基因编码的蛋白与表皮蜡质合成有关,蛋白质结构域网站分析发现,SWL1蛋白C端具有WAX2结构域,而此结构域与表皮蜡质合成相关。基因突变后,导致此结构域功能改变,进而影响到对蜡质合成的调控。进化树分析表明,SWL1蛋白与来自同为禾本科植物的黍属同源蛋白具有较高的同源性,说明此基因在不同物种中保守性很高。4、在EMS突变体库中筛选到一份与swl1表型类似的突变体,结合等位性测定和候选基因的克隆、测序比对,发现突变体在Zm00001d017251基因的最后一个外显子上存在一个碱基G突变为A,导致其编码的蛋白质序列中谷氨酸变为赖氨酸,这个氨基酸的改变导致SWL2蛋白失去正常的功能。对swl1与swl2杂交,F1代表型与双亲一致,表明swl1与swl2的表型受同一基因控制。