玉米對(duì)煙嘧磺隆敏感性基因的精細(xì)定位及生物信息學(xué)分析.pdf

1、玉米生長(zhǎng)期高溫、多雨，雜草叢生，若除草不利，會(huì)嚴(yán)重影響到玉米的產(chǎn)量和品質(zhì)，使用化學(xué)除草劑是控制雜草的有效手段。磺酰脲類除草劑煙嘧磺隆具有低用量、低毒、廣譜及使用方便等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛使用。
　　煙嘧磺隆是一種高效、低毒、強(qiáng)選擇性、內(nèi)吸性磺酰脲類除草劑，可有效防除玉米田內(nèi)一年生和多年生雜草，且用量少、選擇性強(qiáng)、藥效穩(wěn)定、不受土表干旱等因素的影響，可與其它種類的除草劑混合使用等優(yōu)點(diǎn)而備受歡迎。但近年來發(fā)現(xiàn)，煙嘧磺隆會(huì)對(duì)部分玉米品種產(chǎn)生嚴(yán)重

2、藥害。
　　本試驗(yàn)以玉米抗性自交系1145和玉米敏感性自交系SN375為材料，通過抗性鑒定和抗性生理機(jī)制研究，分析玉米對(duì)煙嘧磺隆除草劑產(chǎn)生敏感性的遺傳基礎(chǔ)，并對(duì)此敏感性基因進(jìn)行精細(xì)定位，為開展玉米抗煙嘧磺隆除草劑分子標(biāo)記輔助選擇育種和轉(zhuǎn)基因育種奠定基礎(chǔ)。主要試驗(yàn)結(jié)果如下：
　　1、通過室內(nèi)試驗(yàn)，從玉米種子萌發(fā)和幼苗存活的角度對(duì)玉米抗性自交系1145和玉米敏感性自交系SN375進(jìn)行敏感性鑒定。設(shè)置9個(gè)濃度梯度，0(CK)、6、

3、18、36、60、90、126、168、216 g/hm2，結(jié)果表明：不同濃度的煙嘧磺隆除草劑對(duì)抗性自交系1145和敏感性自交系 SN375各鑒定指標(biāo)的抑制程度明顯不同?？剐宰越幌?145在安全劑量（36 g/hm2）范圍內(nèi)，各種鑒定指標(biāo)基本正常；隨煙嘧磺隆濃度的增加，抗性自交系1145受藥害程度明顯加重，當(dāng)煙嘧磺隆濃度超過90 g/hm2時(shí)，對(duì)抗性自交系產(chǎn)生致死性的傷害。敏感性自交系SN375對(duì)煙嘧磺隆的反應(yīng)更為敏感，低劑量（<18g

4、/h m2）的煙嘧磺隆就可對(duì)其造成致死性的損傷。
　　2、葉片噴施煙嘧磺隆后，抗性自交系1145和敏感性自交系SN375各項(xiàng)生理指標(biāo)發(fā)生了明顯變化。試驗(yàn)結(jié)果表明：總蛋白含量和保護(hù)性酶（CAT、SOD和POD）活性均不同程度的下降，而MDA含量則呈升高的趨勢(shì)；兩者間比較，抗性自交系1145的各個(gè)生理指標(biāo)的變化較為平穩(wěn)，而敏感性自交系SN375各個(gè)指標(biāo)變化較為劇烈，這可能是抗性自交系1145對(duì)煙嘧磺隆具有較強(qiáng)抗性的重要原因。
　

5、　3、通過抗性自交系1145和敏感性自交系SN375表型進(jìn)行鑒定，表明其正反交F1代對(duì)煙嘧磺隆敏感性表現(xiàn)一致，認(rèn)為該敏感性基因?qū)儆诩?xì)胞核遺傳；對(duì)1145/ SN375//SN375群體進(jìn)行敏感性鑒定，結(jié)果出現(xiàn)抗︰敏感分離比例為1︰1（χ2=1.056<3.84（χ20.05）），符合孟德爾遺傳，說明該敏感性基因受單個(gè)隱性基因控制。通過分子標(biāo)記定位，利用B73/yn-6//yn-6群體，開發(fā)54對(duì)SSR標(biāo)記，將該敏感性基因定位于玉米第5染

6、色體短臂上（bin5.01），位于標(biāo)記5S-124和5S-129之間，兩標(biāo)記之間的遺傳距離為1.24 cM，物理距離為61.1 Kb；利用1145/ SN375// SN375群體進(jìn)一步精細(xì)定位，開發(fā)60對(duì)SSR標(biāo)記，最終用檢測(cè)出的3對(duì)多態(tài)性標(biāo)記將該基因定位于標(biāo)記X26和5S-129之間，兩標(biāo)記之間的遺傳距離為0.93 cM，物理距離為10.45 Kb。該區(qū)段只有一個(gè)基因nsfy。
　　4、對(duì)煙嘧磺隆敏感性基因nsfy進(jìn)行測(cè)序分析

7、，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，抗性自交系B73、1145與敏感性自交系yn-6、SN375、D011、yn-1，有3個(gè)位置發(fā)生了基因突變，而只有基因nsfy第626、627個(gè)堿基的突變使編碼氨基酸由甲硫氨酸（M）變?yōu)楣劝滨０?br>　?。≦），而該突變位點(diǎn)處于細(xì)胞色素P450結(jié)構(gòu)域序列之內(nèi)。采用生物信息學(xué)方法，結(jié)合基因nsfy表達(dá)蛋白質(zhì)的二、三級(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)結(jié)果，推斷由于該基因P450酶系結(jié)構(gòu)域內(nèi)堿基的突變導(dǎo)致后續(xù)合成蛋白質(zhì)受到影響，從而使玉米自交系對(duì)煙嘧磺