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玉米是世界上种植面积最大的粮食作物,也是工业、饲料和农产品深加工的重要源材料,其品质安全与国民健康息息相关。随着工、矿业的迅猛发展及含铅制品的不合理使用,铅不断迁移和沉积,最终进入土壤,导致土壤重金属铅污染,给动植物和人类带来了严重的危害。在我国,尤其是西南地区重金属铅污染已十分严峻,部分严重地区已不适合农业耕种,严重制约该地区农业的发展和农民生活水平的提高,如何降低土壤和玉米可食部的Pb2+含量是当前首要解决的问题。由于玉米具有地上部分生物量大、机械收获等优点,具有较强的土壤重金属修复能力。因此,开展玉米不同品种间对Pb2+吸收和富集特性,尤其对遗传变异特性的研究,是解决耕地土壤铅污染和食品安全的重要途径之一。近年来,不同作物重金属吸收和富集相关的QTL进行了初步研究,在玉米上研究比较少。本研究以B73和Mo17构建的包含215个家系的IBMsyn10 DH群体为供试材料,采用土壤盆栽的方式,在2013年对该群体进行表型鉴定,以本课题组前期构建的高密度Binmap遗传连锁图谱为基础,采用复合区间作图法(CIM)对玉米根系、茎秆、叶片和籽粒中Pb2+含量进行QTL定位分析,得到与玉米Pb2+吸收和富集相关的QTL,利用生物信息学方法进一步发掘候选基因,探讨控制玉米不同组织Pb2+含量的遗传机理和分子机理,预测玉米不同组织间调节Pb2+吸收和富集的有效途径,为后期开展分子辅助育种与基因工程技术分子改良现有材料提供一定的理论依据和材料支撑。本实验研究结果如下：1.玉米IBMsyn10 DH群体及亲本根系、茎秆、叶片和籽粒Pb2+含量进行统计分析结果表明,父本Mo17和母本B73根系、茎秆、叶片和籽粒铅含量均存在显著差异, Mo17根系Pb2+含量比B73高出36.29%,但其它部位Pb2+含量均显著性低于B73。在IBMsyn10 DH群体家系中,不同组织Pb2+含量趋势为：根系>叶片>茎秆>籽粒。同时,不同组织Pb2+含量均达到显著性差异,而且表现出超亲优势。2.在课题组前期构建的玉米IBMsyn10 DH群体Binmap遗传连锁图谱上,重新构建215份家系基因型的遗传连锁图谱。该图谱共包含10条染色体和6359个Binmaker,总覆盖遗传距离4554.31 cM,染色体长度范围是272.05 cM-724.42 cM,相邻标记间最大距离20.60 cM,最小间距0.03 cM,平均图距0.72 cM。3.对玉米不同组织Pb2+含量进行QTL定位,结果共检测到29个与Pb2+含量相关的QTLs。其中,根系重金属Pb2+含量相关QTLs8个,表型贡献率范围为4.53%-10.02%;茎秆Pb2+含量相关QTLs 6个,表现贡献率范为2.54%-5.94%;玉米叶片Pb2+含量相关QTLs10个,表型贡献率范围为4.64%-12.79%；籽粒Pb2+含量相关QTLs5个,表现贡献率范围为4.82%-18.88%。4.通过生物信息学分析,从QTLs置信区间共筛选出8个与重金属Pb2+吸收或耐性相关的候选基因。在10号染色体上存在4个根系重金属Pb2+相关的候选基因；基因GRMZM2G122437生物学功能可能是编码一种重金属转运或解毒家族蛋白,基因GRMZM2G032293生物学功能可能是编码一种阳离子外排蛋白,基因GRMZM2G021802生物学功能可能是编码一种重金属相关结构域蛋白,基因GRMZM5G858653生物学功能可能是编码一种苹果酸转运蛋白。在6号染色体上的叶片存在Pb2+转运相关候选基因2个,AC233895.1_FGT001生物学功能可能是编码一种金属肽酶,基因GRMZM2G088669生物学功能可能是编码一种重金属转运或解毒家族蛋白。在5号染色体上存在籽粒Pb2+转运相关的候选基因2个,基因GRMZM2G336783生物学功能可能是编码一种ZIP相关的重金属转运家族蛋白；基因GRMZM2G386273生物学功能可能是编码一种ZIP转录结构域蛋白。