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光周期敏感性的存在严重限制了热带、亚热带玉米种质资源在温带地区的利用,深入了解玉米开花期调控的遗传规律,分离光周期敏感基因,解析其调控开花期机制,可为玉米区域适应性遗传改良育种提供理论依据。本课题组前期通过候选基因关联分析发现,玉米ZmCOL3(C2C2-CO-like-transcription factor 3)与开花期紧密连锁,但调控ZmCOL3表达是否可以有效改良玉米开花期至今未知。为此本研究开展以下工作:1.ZmCOL3的获得和生物信息学分析。以玉米品种B73为供试材料,获得ZmCOL3基因CDS。序列分析表明,该基因全长1545bp,共有两个转录本,分别命名为ZmCOL3 T01和ZmCOL3 T02,其中转录本T01存在一个B-box-type zinc finger结构域和CCT(CO,CO-LIKE and TIMING OF CAB1)结构域。生物信息学预测,T01可能调控玉米开花期,并具有细胞核定位功能。2.ZmCOL3的亚细胞定位。构建绿色荧光蛋白(green fluorescent protein)基因gfp融合表达载体,利用玉米原生质体转化技术,将重组质粒转化进入玉米原生质体细胞中,在激光共聚焦显微镜下观察原生质体细胞,结果发现:ZmCOL3定位在细胞核中,这一结果与生物信息学预测相符。3.ZmCOL3的生物学功能验证。构建ZmCOL3过表达载体和RNAi抑制载体,通过农杆菌介导的玉米遗传化技术获得转基因玉米。对转基因玉米进行PCR鉴定、qRT-PCR基因表达分析、长日照(光照时间不少于14小时)和短日照(光照时间不长于10小时)条件下田间农艺性状表型调查。研究结果表明:在长日照和短日照条件下,过表达ZmCOL3转基因玉米的开花时间被推迟约2-3天;在长日照条件下,转RNAi 1抑制载体玉米的抽雄时间提前约1天,散粉和吐丝时间没有显著差异可能是由于大田环境因素复杂造成得。除此之外,在长日照和短日照下过表达ZmCOL3基因均可显著提高玉米植株株高和穗位高,同时增加茎节数1节和总叶片数1片。上述结果表明,ZmCOL3具有调控玉米开花期的生物学功能,且呈现一因多效性特征,对开花期、株高、穗位高、茎节数和总叶片数均有影响。该基因功能的确认为玉米区域适应性遗传改良育种提供理论依据。