玉米紫色葉鞘基因的定位及其候選基因預(yù)測.pdf

1、色素的沉積、分布和濃淡在各種玉米間的變化對(duì)玉米功能基因組研究、遺傳育種應(yīng)用等方面具有重要價(jià)值。紫色葉鞘(purple leaf sheath，PSH)是玉米中比較常見的與色素相關(guān)的性狀。它是指導(dǎo)玉米育種的重要形態(tài)標(biāo)記，利用它可以更加直觀的對(duì)關(guān)聯(lián)的特殊性狀進(jìn)行選擇和遺傳研究。已有研究證明玉米紫色植株花色苷色素具有延緩衰老的功能。另外隨著對(duì)紫色葉鞘的深入研究，可以進(jìn)一步完善色素合成的生理機(jī)制。因此，開展玉米紫色葉鞘基因的定位具有十分重要的理

2、論意義和實(shí)用價(jià)值。
　　本研究利用玉米自交系DH1M和T877雜交構(gòu)建的F2群體和包含208個(gè)系的重組自交系群體為材料，對(duì)紫色葉鞘性狀進(jìn)行遺傳分析和基因定位。主要結(jié)果如下:
　　(1)F2群體出現(xiàn)了紫色葉鞘與綠色葉鞘的分離，并且紫色葉鞘植株與綠色葉鞘植株的分離比符合3∶1的孟德爾分離比。此外，在RIL群體中紫色葉鞘家系與綠色葉鞘家系的分離比符合1∶1，這說明紫色葉鞘由一個(gè)顯性核基因PSH控制。
　　(2)利用WinQT

3、LCart軟件對(duì)RIL群體進(jìn)行基因定位，初步將PSH定位在10號(hào)染色體。同時(shí)利用基因芯片對(duì)親本和190株F2單株進(jìn)行SNP分型，初步將PSH定位在10號(hào)染色體的SNP標(biāo)記SYN17666附近，并將該SNP轉(zhuǎn)化成CAPS標(biāo)記進(jìn)行驗(yàn)證。然后通過QTL-seq技術(shù)快速定位PSH。首先利用高通量測序?qū)蓚€(gè)親本池及30個(gè)綠色葉鞘家系組成的隱性池進(jìn)行了全基因組測序。然后對(duì)測序結(jié)果進(jìn)行了過濾、比對(duì)、SNP-index計(jì)算和作圖。結(jié)果發(fā)現(xiàn)在10號(hào)染色體

4、128M-132M及134M-139M兩個(gè)區(qū)域內(nèi)SNP-index值大于0.9，因此，進(jìn)一步推斷控制紫色葉鞘的基因在10號(hào)染色體128-139Mb區(qū)域內(nèi)。與此同時(shí)，利用MaizeGDB上公布的標(biāo)記對(duì)98株F2單株和76個(gè)RIL進(jìn)行基因分型，將PSH基因定位在標(biāo)記IDP8334和IDP7541之間大約2Mb區(qū)間內(nèi)。研究表明QTL-seq結(jié)果與本研究運(yùn)用傳統(tǒng)基因定位方法得到的定位結(jié)果一致，兩者起到了相互驗(yàn)證的作用。在此基礎(chǔ)上，利用重測序信息

5、開發(fā)新的Indel標(biāo)記進(jìn)一步縮小定位區(qū)間至標(biāo)記Indel02A和Indel01C之間大約304Kb區(qū)間內(nèi)。
　　(3)通過基因注釋發(fā)現(xiàn)上述304 Kb范圍內(nèi)含有10個(gè)基因，其中基因5(GRMZM5 G822829)注釋編碼bHLH轉(zhuǎn)錄因子，它是花青素合成通路中一種重要的調(diào)控因子?；?的同源基因在水稻與擬南芥中也都編碼假定的bHLH型調(diào)控因子。另外，序列分析發(fā)現(xiàn)基因5在雙親間存在4處序列差異。因此，本研究將該基因作為紫色葉鞘基因最