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雌雄花序的正常发育决定着玉米籽粒的产量潜能,解析雌、雄花序发育机制对于提高玉米产量具有重要意义。本研究以一个小穗缺失突变体(loss of spikelet determinacy:lsd)为材料,比较分析突变体lsd和野生型(Wild-Type:WT)间的形态差异,雌雄花序发育进程中各类分生组织的分化和发育差异,明确突变体变异的细胞学原因。分析突变体和野生型间转录组的差异,预测候选基因的调控网络,为揭示玉米花序发育调控分子机理提供依据。本研究主要结果如下:1.表型鉴定发现,突变体与野生型在株高、雌穗长、雄穗主轴长、叶片长度和宽度、穗上叶片数、雄穗分枝数7个性状上差异显著。突变体雌、雄花序发育进程均在小穗成对分生组织(Spikelet-paired Meristem,SPM)发育时开始滞后于WT,雌花序发育滞后现象比雄花序更为明显;突变体雌雄花序发育滞后现象随着花序发育进程而更为严重。2.扫描电镜观察结果表明,突变体雄花序原基的生长锥顶端部分比野生型的更宽,生长锥长度较野生型的更长;分支分生组织(Branching Meristem,BM)的分化和发育被抑制,BM数量显著减少甚至没有;1个SPM分化成3个SMs(Spikelet Meristems),中间的SM体积比两边的更大,发育进程更快,但绝大多数SMs无明显小花分生组织(Floral Meristem,FM)分化,护颖发育异常。突变体雌花序在花序分生组织(Inflorescence Meristem,IM)发育时即出现异常,部分lsd生长锥顶端部分比野生型的更宽广,部分雌花序原基上同时分化出两个生长锥;SPM发育变异程度比雄花序更大,1个SPM分化出大小不一致的2-3个SMs,FM发育异常,护颖生长受抑制;lsd雌花序出现多种表型变异,有的产生BM组织、有的产生类似叶原基组织、有的为光滑扁平的“纸状”、有的顶端裂成两部分;有的顶端扁平、宽广;有的出现两个或多个生长锥。3.提取lsd和野生型雄花序原基RNA进行转录组测序,数据分析表明:在野生型与突变体间共检测到1063个差异表达基因(Differentially Rxpressed Genes,DEGs),相对于野生型,在突变体中210个基因表达量上调,853个基因表达量下调。GO富集分析表明,差异表达基因主要富集在分子功能的水结合相关蛋白类,生物过程的初级代谢和细胞代谢类。进一步分析表明,一些GRF家族基因、细胞周期相关基因、花序发育相关基因、激素相关基因的表达水平在突变体与野生型间存在显著差异。荧光定量PCR分析证实了2个GRF家族基因、4个细胞周期相关基因、5个花序发育相关基因和8个植物激素合成与信号相关基因的表达差异。基于突变体和野生型植物学表型和细胞学发育的比较,结合转录组分析和荧光定量PCR结果,我们推测,突变体候选基因ZmGIF1作为转录结合因子,可能与ZmGRF10结合,激活细胞周期相关基因表达,促进细胞增殖;同时影响花序相关基因vt2、生长素相关基因的表达,进而调控花序的发育。