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玉米是世界上最重要的农作物之一,它不但为人类提供食物,同时也是优质的饲料,更是多种工业制品如酒精,淀粉的原料。育种家更是培育出了众多特用玉米,大大扩展了玉米的用途。遗传学和基因组学中的很多现象如转座子,表观遗传和杂种优势等都首先在玉米中被发现。玉米的基因组表现出复杂和多样化的特点,是其它大型植物基因组测序和基因组进化的模式植物。世界上玉米的种质资源非常丰富,它们的野生近缘材料,大刍草和摩擦禾更是包含众多优良性状及生物和非生物抗性的基因宝库。开发和解读玉米及其野生材料的基因组资源的第一步是构建大片段基因组的细菌人工染色体文库(bacterial artificial chromosome library, BAC Library),构建高质量的物理图谱,进而得到全基因组序列。还可以同时将筛选到的包含重要农艺性状基因或基因家族的大片段直接进行植物转化来研究基因的功能。考虑到开发玉米及其野生资源的重要性以及BAC文库在基因组学研究中的重要作用,本研究构建了四个玉米及其野生材料的BAC文库,并对这些文库进行了质量检测。对两个野生玉米材料进行了初步分析。四个玉米及其野生材料分别是自交系郑58和昌7-2,大刍草Parviglumis (Zea mays ssp:Parviglumis),摩擦禾Tripsacum (Tripsacum dactyloides)。郑58和昌7-2是中国种植面积最广的杂交种郑单958的双亲,包含了众多优良农艺性状基因。Parviglumis是栽培玉米的祖先,Tripsacum L.在玉蜀黍族里面距离玉蜀黍属亲缘关系最近,也和玉米的起源有关。Parviglumis和Tripsacum都是巨大的基因宝库,它们代表着还未开发的与农作物改良相关的遗传资源。本实验针对以上四种材料的研究结果如下：1.构建了两个玉米白交系(郑58和昌7-2)以及两个玉米野生材料(Parviglumis和Tripsacum)的BAC文库。这四个BAC文库都是用HindⅢ部分酶解,连接到pIndigoBAC536-S BAC载体上。郑58的BAC文库包含148,992个克隆,平均插入片段为144kb,细胞器DNA污染率为0.55%,基因组覆盖度为8.4倍。昌7-2的BAC文库包含145,920个克隆,平均插入片段为139kb,细胞器DNA污染率为0.58%,基因组覆盖度为8.0倍。Parviglumis的BAC文库包含100,608个克隆,平均插入片段为148kb,细胞器DNA污染率为0.31%,基因组覆盖度为5.5倍。Tripsacum的BAC文库包含128,256个克隆,平均插入片段为139kb,细胞器DNA污染率为0.26%,基因组覆盖度为4.7倍。2.选择了12个玉米B73的单拷贝基因,分别分布在玉米的10条染色体上。用该12个基因作探针,对Parviglumis和Tripsacum BAC文库进行筛选。12个基因在两个野生玉米BAC文库中都筛选到了阳性克隆,说明这两个野生玉米文库可以用来筛选目的基因。两个玉米自交系郑58和昌7-2的BAC文库因为拥有更高的基因组覆盖度,筛选到目的基因的可能性更大。3.对4个位点,adhl,adh2, tbl, bal上下游基因进行PCR扩增,利用这些基因探针对Parviglumis和Tripsacum BAC文库进行筛选。一共筛选到120个克隆(Parviglumis)和159个克隆(Tripsacum)。对这些克隆通过fingerprinting进行contig拼装,以备后续测序分析。4.对来自两个野生玉米文库的442个克隆进行末端测序,有88%的末端序列测序成功。对12个基因探针筛选到的阳性克隆通过fingerprinting进行contig拼装。Parviglumis文库中共有64个克隆拼装成了20个contigs, Tripsacum文库中共有85个克隆拼装成了27个contigs。用一个contig表示一个位点来估算基因组的覆盖度,Parviglumis BAC文库的基因组覆盖度为3.2倍,而Tripsacum BAC文库的基因组覆盖度为3.1倍。5.我们尝试利用BAC末端序列将Parviglumis BAC文库中筛选到的阳性克隆锚定到玉米B73的参考序列上。Parviglumis中有102个克隆的BESs在B73参考序列上有锚定位点。成功测得202条BESs,有196条BESs在B73参考序列上有锚定位点。有70个克隆可以锚定到参考序列上。其中有18个克隆能够拼装成contig,并且锚定到预期的位置。一共有9个contig可以锚定到参考序列上。6.我们尝试利用BAC末端序列将Tripsacum BAC文库中筛选到的阳性克隆锚定到玉米B73参考序列上。Tripsacum中有104个克隆的BESs在B73参考序列上有锚定位点。成功测得229条BESs,有150条BESs在B73参考序列上有锚定位点。有22个克隆可以锚定到参考序列上。其中有5个克隆能够拼装成contig,并且锚定到预期的位置。一共有3个contig可以锚定到参考序列上。7.分析能够锚定到B73参考序列上的adhlcontig。通过用I-SceI酶切BAC克隆,用脉冲场分离检测这两个contig中克隆的实际大小与contig在B73参考序列上锚定的片段长度进行比较,发现锚定到B73上序列的长度是Tripsacum adh1克隆插入片段的两倍,并且用玉米B73中adh1两侧的基因引物进行PCR扩增也发现在Tripsacum adh1的contig中都能扩增出adh1左侧第一个基因,但在B73的锚定序列中并不包含该基因。