《玉米新型矮化突變體的分子機理研究》是依託中國農業大學，由康定明擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：玉米新型矮化突變體的分子機理研究
- 依託單位：中國農業大學
- 項目負責人：康定明
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
合理株型是作物高產的生育基礎和形態特徵，其中矮生性狀對玉米理想株型和產量形成具有特別的意義。本課題組在玉米（綜3和87-1）的重組自交系群體中鑑定出一個的植株和穗位高度矮化，新型矮化突變體RIL88。利用圖位克隆技術已經獲得控制該性狀的侯選基因。本項目利用已經得到的新型矮化突變體和矮化侯選基因，結合擬南芥同源基因的突變體，採用GUS報告基因、原位雜交技術、過量與抑制表達技術、基因晶片技術以及同位素標記激素測定技術，挖掘玉米矮化突變基因的分子基礎，分析該矮化基因功能，生長素等激素和光調控的機制與作用方式。為理解玉米株高發育的分子機理與培育適宜株型奠定理論基礎。
結題摘要
玉米株型的遺傳改良以及高產群體結構建成因素中，株高始終是一個影響最大最明顯的引發研究者極大關注和興趣的一個性狀。長期以來，玉米矮化突變體作為遺傳改良的種質資源利用始終不理想，原因就在於已有的矮源大多過於矮化，嚴重影響產量，因此難於套用到實際品種改良中。本項目從我中國農業大學國家玉米品種改良中心原主任李建生教授，篩選發現的一株溫和矮化新的玉米突變體入手，分析研究清楚其矮化的遺傳與分子機制，以便進一步套用到構建玉米高產株型和優良群體結構的品種改良中。項目與李建生教授合作，計畫藉助擬南芥的分子研究平台，研究分析導致這株新型玉米矮化突變體的遺傳位點或基因如何引發玉米發育成矮化突變體的及其分子機制。研究結果如下：（1）定位的QPH1基因為玉米Br2基因的新等位基因，編碼的蛋白質含有1379個胺基酸，含有兩個跨膜結構域和兩個ATP結合區。克隆了該基因上游1kb的啟動子區域，序列分析表明該區域含有光回響元件、激素回響元件等相關順式作用元件。（2）通過PromoterQPH1::GUS以及Real-time PCR分析，表明QPH1基因主要在玉米的根、莖、葉器官中表達，並且兩個玉米材料在不同部位的基因表達量並沒有顯著差異；亞細胞定位表明QPH1編碼的蛋白定位在細胞膜上。採用[3H]IAA同位素示蹤法測定生長素運輸量表明qph1突變體材料生長素運輸量降低程度小於br2的無意突變體。（3）採用點突變將自然突變SNP5259予以恢復，將恢復突變mqph1構建過量表達在擬南芥atpgp1突變體和玉米qph1突變體RIL88材料中，結果表明過量表達mqph1可以部分恢復擬南芥突變體在下胚軸長度、株高以及生長素運輸量方面的缺陷，其恢復程度和QPH1基因相當，但好於qph1基因。轉基因玉米也表現出了莖部粗壯，株高明顯增高的表型。證實了SNP5259確實為qph1影響株高的功能位點。 玉米植株矮化基因BR2在擬南芥中有兩個同源基因APGP1和AtPGP19(其對應突變體也稱Atmdr1)，上述結果是以Atpgp1突變體為平台。 對於Atmdr1, 用上述突變基因qph1、對照以及其定點恢復突變基因mqph1，分別轉化atmdr1。分析QPH1基因在擬南芥突變體atmdr1的互補功能，尤其是一個SNP變異所引發的QPH1調控株高發育的分子機制，結果也證明了前期研究預測的功能位點SNP5259。
