玉米R(shí)ubisco活化酶基因ZmRCAβ的eQTL分析.pdf

1、核酮糖-1，5-二磷酸羧化酶/加氧酶(Rubisco)是植物光合作用的關(guān)鍵酶，在植物體內(nèi)其羧化活性很低，受到Rubisco活化酶（Rubisco activase簡(jiǎn)稱RCA）的調(diào)節(jié)。RCA在植物光能利用和產(chǎn)量建成方面具有重要作用，已經(jīng)成為作物高產(chǎn)育種的潛在靶點(diǎn)。研究調(diào)控RCA基因表達(dá)的遺傳機(jī)理對(duì)于解析作物光合作用和產(chǎn)量建成的遺傳基礎(chǔ)，培育高產(chǎn)品種具有重要的理論意義和應(yīng)用價(jià)值。
　　前期我們從玉米中克隆了2個(gè)RCA基因，即ZmRCA

2、α和ZmR CAββ，這兩個(gè)基因的表達(dá)量在來(lái)自沿江地區(qū)農(nóng)科所的123份玉米自交系中與產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)關(guān)系，其中ZmR CAβ的表達(dá)量與產(chǎn)量的相關(guān)系數(shù)高于ZmRCAα和3個(gè)C4高光效基因。因此，本研究首先以RA和M53構(gòu)建的242份玉米重組自交系群體(RIL)為材料，連續(xù)兩年在大田種植條件下，測(cè)定灌漿期ZmR CAβ的表達(dá)水平和產(chǎn)量，結(jié)合RIL群體的916個(gè)標(biāo)記信息進(jìn)行連鎖分析，定位產(chǎn)量QTL和調(diào)控RCA基因表達(dá)的eQTL;然后以235份

3、玉米自交系為材料，測(cè)定灌漿期ZmR CAβ的表達(dá)水平和產(chǎn)量，結(jié)合558629個(gè)SNP標(biāo)記信息進(jìn)行全基因組關(guān)聯(lián)分析，定位產(chǎn)量QTL和調(diào)控RCA基因表達(dá)的eQTL;并在235份自交系中篩選調(diào)控ZmR CAβ表達(dá)的最優(yōu)啟動(dòng)子。
　　主要研究結(jié)果如下:
　　1.連鎖分析共檢測(cè)到5個(gè)控制ZmRCAβ基因表達(dá)的eQTL和4個(gè)產(chǎn)量QTL(LOD＞2.5)。5個(gè)eQTL分別位于2號(hào)和4號(hào)染色體，我們將其命名為qRCA2.1、qRCA4.1、

4、qRCA4.2、qRCA4.3和qRCA4.4，LOD值為3.11-4.96，貢獻(xiàn)率為5.31％-7.5％;在兩年試驗(yàn)中我們重復(fù)檢測(cè)到qRCA4.2、qRCA4.3和qRCA4.4，且qRCA4.2是ZmR CAβ的cis-eQTL，其余eQTL是trans-eQTL。4個(gè)產(chǎn)量QTL分別位于1號(hào)、8號(hào)和9號(hào)染色體，我們將其命名為qSY1.1、qSY1.2、qSY8.1和qSY9.1，LOD值為2.68-3.23，貢獻(xiàn)率為4.68％-5.

5、69％。
　　2.全基因組關(guān)聯(lián)分析共檢測(cè)到9個(gè)控制ZmRCAβ基因表達(dá)的eQTL和2個(gè)產(chǎn)量QTL（-logP＞4.54）。9個(gè)eQTL分別位于2號(hào)、4號(hào)、5號(hào)、8號(hào)和10號(hào)染色體，我們將其命名為qNRCA2.1、qNRCA2.2、qNRCA2.3、qNRCA4.1、qNRCA4.2、qNRCA5.1、qNRCA5.2、qNRCA8.1和qNRCA10.1，-logP值為4.54-5.73;其中qNRCA4.1是ZmR CAβ的ci

6、s-eQTL，其余eQTL是trans-eQTL。2個(gè)產(chǎn)量QTL均位于5號(hào)染色體，我們將其命名為qNSY5.1和 qNSY5.2，-logP值均是4.54。
　　3.啟動(dòng)子分析將ZmRCAβ表達(dá)水平與ZmRCAβ啟動(dòng)子序列進(jìn)行候選基因關(guān)聯(lián)分析，結(jié)果3個(gè)核苷酸多態(tài)位點(diǎn)被檢測(cè)到與ZmR CAβ表達(dá)水平顯著相關(guān)，依據(jù)這3個(gè)位點(diǎn)將啟動(dòng)子分成4種類型，分別是Type1、Type2、Type3和Type4，其中具有Type4啟動(dòng)子的自交系的基