《玉米小種子突變體smk2中的基因克隆與功能分析》是依託山東大學，由譚保才擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：玉米小種子突變體smk2中的基因克隆與功能分析
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：譚保才
- 依託單位：山東大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
糧食作物的產量取決於種子的大小和單位面積種子的數量，因此探討種子發育的機制，特別是與種子大小相關基因的調控機制不僅是一個植物學的根本問題，也是分子育種提高產量的重要基礎。從雙受精到成熟的胚和胚乳，種子發育需要許多基因的參與。而小種子突變體則是解析和發掘種子發育關鍵基因的重要材料。我們利用 Mu轉座子技術在玉米中分離了一系列種子發育突變體,其中smk2(small kernel 2)突變體種子只有野生型的1/2至3/4大小，單基因隱性遺傳，純合致死。通過DNA雜交共分離分析，我們克隆了Smk2基因，並在7個smk2 等位基因突變體中得以證實。本項目將運用分子生物學和遺傳學的方法對Smk2編碼蛋白質的功能、細胞定位、表達及如何調節胚和胚乳發育進行深入研究，並探討提高Smk2在玉米和水稻中的表達對種子發育和大小的影響。因此，本項目研究既有生物學意義，也有潛在的套用價值。
結題摘要
糧食作物的產量取決於種子大小和單位面積種子的數量，種子大小由發育機制決定。因此探討種子發育的機制,特別是與種子相關基因的調控機制不僅是一個植物學的根本問題，也是分子育種提高產量的重要基礎。我們從玉米UniformMu突變體庫分離了一個小種子突變體smk2。smk2突變體大小只有正常種子的1/2到3/4。通過DNA雜交共分離分析，我們發現smk2的種子發育缺陷是Mutator轉座子插入到一個谷氨醯胺酶造成的。谷氨醯胺酶是谷氨醯胺轉移酶複合物的一個亞基，參與維生素B6（VitB6）的合成。酵母及擬南芥中谷氨醯胺酶都是由Pdx2基因編碼的。Smk2基因的突變使玉米胚的發育阻斷在過渡期，同時也阻礙了胚乳的發育。Smk2基因可以回補酵母Pdx2突變體MML21，也可以回補擬南芥Pdx2突變體pdx2.1，說明Smk2基因和酵母及擬南芥Pdx2的功能是相同的。外源施加VitB6使smk2突變體的胚可以繼續發育到胚芽鞘期，說明正是由於VB6的缺乏使smk2胚發育受阻。通過RNA原位雜交試驗，我們發現Smk2基因在過渡期的末期大量累積，表明這個時期的胚發育需要大量VitB6。這項工作揭示了VitB6調控玉米胚和胚乳發育的分子基礎，為作物分子育種提供了理論支持。
