【摘 要】
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谷子脱壳后俗称“小米”,是我国北方地区的主要粮食作物。随着生活水平的提高和膳食结构的改变,谷子丰富了人们的膳食结构,穗是谷子重要的生殖器官,穗部性状可以直接决定谷子的产量,与水稻、玉米、小麦大宗作物相比,谷子的穗发育的研究比较滞后,因此深入研究谷子穗发育相关的基因,对改善谷子穗型、指导育种实践具有重要的指导意义。本研究通过化学试剂甲基磺酸乙酯（Ethyl Methyl Sulfonate,EMS）
【基金项目】
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国家自然科学基金 面上项目（32170397）； 国家自然科学基金 区域创新发展联合基金重点支持项目（U21A20216）； 国家自然科学基金 面上项目（31771810）； 国家自然科学基金 面上项目（32070366）； 国家自然科学基金 青年科学基金项目（3
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谷子脱壳后俗称“小米”,是我国北方地区的主要粮食作物。随着生活水平的提高和膳食结构的改变,谷子丰富了人们的膳食结构,穗是谷子重要的生殖器官,穗部性状可以直接决定谷子的产量,与水稻、玉米、小麦大宗作物相比,谷子的穗发育的研究比较滞后,因此深入研究谷子穗发育相关的基因,对改善谷子穗型、指导育种实践具有重要的指导意义。本研究通过化学试剂甲基磺酸乙酯（Ethyl Methyl Sulfonate,EMS）诱变晋谷21（JG21）,在诱变后代中发现一个稳定遗传的穗顶端分枝突变体sibm1。与JG21相比,突变体最明显的性状是植株变矮,穗顶端出现分枝,对M3代进行遗传分析表明,突变体sibm1由单隐性核基因控制。以突变体sibm1为父本与顶端不分枝材料GBS（高度雄性不育）做杂交构建F2群体,通过BSA混池初定位、M3代MutMap+重测序、KASP验证M4代以及候选基因测序验证目的基因,并对候选基因进行了生物信息学和单倍型分析。主要研究结果如下:1.通过对野生型JG21和突变体sibm1的幼穗进行细胞学观察,发现穗分枝形成的关键时期为幼穗生长锥伸长后期的一级枝梗分化时期。2.基于JG21和GBS重测序结果,结合IGV可视化亲本间差异,设计了249对引物,用8%的聚丙烯酰胺凝胶电泳检测亲本间的多态性,利用BSA混池将目的基因初步定位到8号染色体29383089附近。3.对M3代进行MutMap+重测序,通过比对测序结果,发现在8号染色体30,505,001-31,421,000区间内,基因SiBM1的第一个内含子的5?剪切位点（第一个外显子与内含子交界处）碱基G突变为A（该基因为反向基因,正向序列中碱基C突变为T）。4.开发设计了KASP分子标记,验证了MutMap+定位结果,可用于鉴定谷子穗顶端分枝表型。5.为进一步解析基因功能,对候选基因进行了蛋白序列比对、系统进化树分析、保守基序预测、候选基因表达模式以及单倍型分析。
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