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玉米是主要的粮食、饲料、工业原料作物之一,在农业生产中占据重要位置。玉米籽粒突变体是研究籽粒性状的良好材料。构建玉米籽粒性状突变体库,鉴定和挖掘更多有关籽粒性状功能基因,可以丰富玉米的基因资源,为玉米分子设计育种奠定基础。本研究利用EMS诱变玉米骨干自交系郑58,构建玉米籽粒性状突变体库,并对一个籽粒大小突变体进行了基因定位。主要研究结果如下:
(1)构建了一个玉米籽粒性状突变体库利用浓度为0.067%的EMS诱变剂诱变玉米自交系郑58,在M2代的3585个自交果穗中共鉴定出648个有籽粒性状突变的果穗,其中415个果穗上的正常籽粒与突变籽粒的分离比例符合单基因隐性3∶1的特性。这些籽粒突变体的突变性状主要有空果皮、黑色籽粒、小籽粒、白色籽粒、皱缩籽粒、甜玉米、穗发芽及高油籽粒等8种类型,其对应的突变果穗数分别是518个、50个、35个、14个、13个、7个、7个、4个,突变率分别为14.45%、1.39%、0.98%、0.39%、0.36%、0.20%、0.20%、0.11%。籽粒突变果穗数(648)占总收获果穗数(3585)的比例为18.08%。从符合3∶1分离比例的415个突变果穗中挑选了37个种植进行进一步的突变性状鉴定和遗传分析,有26个果穗的后代突变性状与上一代一致,且上下世代均符合3∶1的分离比。
(2)对一个籽粒大小突变体mn7进行了基因定位玉米小籽粒突变体mn7表现为籽粒变小、颜色偏白。突变籽粒的百粒重是13.13g,为野生型的39.8%。从授粉后10d开始到收获,突变体籽粒的鲜重和干重均显著小于野生型;授粉后8d、10d和12d的籽粒的石蜡切片显示,突变籽粒的胚乳发育比较迟缓。该突变体的M2代中的正常籽粒数与突变籽粒数的比例符合3∶1的分离比(x2=2.43),回交后代符合1∶1的分离比(x2=2.38;x2=2.73)。将mn7与多个玉米自交系杂交,其F2代中正常籽粒数与突变籽粒数的比例均符合3∶1的分离比,表明mn7突变性状表现为单基因隐性,且在不同的遗传背景上稳定表达。用自选玉米自交系19HL3012与纯合突变体mn7杂交后自交获得的包含348个个体的F2群体将该基因定位在玉米第7染色体上bin7.02区域内SSR分子标记umc2327和SYM232之间5.8cM的范围内,距umc2327为4.4cM,距SYM232为1.4cM。连锁的分子标记还有SYM176、AY105589、SYM217、umc1339、SYM192,目标基因及其附近分子标记的连锁顺序是SYM176-AY105589-umc2327-mn7-SYM232-SYM217-umc1339-SYM192。初步的生物信息学分析表明,mn7可能是1个调控籽粒发育的新基因或新等位基因。
(1)构建了一个玉米籽粒性状突变体库利用浓度为0.067%的EMS诱变剂诱变玉米自交系郑58,在M2代的3585个自交果穗中共鉴定出648个有籽粒性状突变的果穗,其中415个果穗上的正常籽粒与突变籽粒的分离比例符合单基因隐性3∶1的特性。这些籽粒突变体的突变性状主要有空果皮、黑色籽粒、小籽粒、白色籽粒、皱缩籽粒、甜玉米、穗发芽及高油籽粒等8种类型,其对应的突变果穗数分别是518个、50个、35个、14个、13个、7个、7个、4个,突变率分别为14.45%、1.39%、0.98%、0.39%、0.36%、0.20%、0.20%、0.11%。籽粒突变果穗数(648)占总收获果穗数(3585)的比例为18.08%。从符合3∶1分离比例的415个突变果穗中挑选了37个种植进行进一步的突变性状鉴定和遗传分析,有26个果穗的后代突变性状与上一代一致,且上下世代均符合3∶1的分离比。
(2)对一个籽粒大小突变体mn7进行了基因定位玉米小籽粒突变体mn7表现为籽粒变小、颜色偏白。突变籽粒的百粒重是13.13g,为野生型的39.8%。从授粉后10d开始到收获,突变体籽粒的鲜重和干重均显著小于野生型;授粉后8d、10d和12d的籽粒的石蜡切片显示,突变籽粒的胚乳发育比较迟缓。该突变体的M2代中的正常籽粒数与突变籽粒数的比例符合3∶1的分离比(x2=2.43),回交后代符合1∶1的分离比(x2=2.38;x2=2.73)。将mn7与多个玉米自交系杂交,其F2代中正常籽粒数与突变籽粒数的比例均符合3∶1的分离比,表明mn7突变性状表现为单基因隐性,且在不同的遗传背景上稳定表达。用自选玉米自交系19HL3012与纯合突变体mn7杂交后自交获得的包含348个个体的F2群体将该基因定位在玉米第7染色体上bin7.02区域内SSR分子标记umc2327和SYM232之间5.8cM的范围内,距umc2327为4.4cM,距SYM232为1.4cM。连锁的分子标记还有SYM176、AY105589、SYM217、umc1339、SYM192,目标基因及其附近分子标记的连锁顺序是SYM176-AY105589-umc2327-mn7-SYM232-SYM217-umc1339-SYM192。初步的生物信息学分析表明,mn7可能是1个调控籽粒发育的新基因或新等位基因。