《玉米穗上多葉基因挖掘和生物學功能研究》是依託揚州大學，由印志同擔任項目負責人的重大研究計畫。
基本介紹
- 中文名：玉米穗上多葉基因挖掘和生物學功能研究
- 項目類別：重大研究計畫
- 項目負責人：印志同
- 依託單位：揚州大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
穗上葉片數是玉米重要的株型性狀，適當增加穗上葉片數有助於增大光合葉面積，提高產量。前期研究中，我們育成了含有4、8、14和16張穗上葉的一組近等基因系Y53-4L、Y53-8L、Y53-14L和Y53-16L，並鑑定出了2個穗上多葉主效QTL。本項目擬擴大分離群體，精細定位和克隆穗上多葉主效QTL，通過遺傳轉化確定候選基因的功能。考慮到穗上葉片數增加可能會同步增加株高和延長熟期，本項目還將利用穗上葉片數有差異的近等基因系，分別與另外二組在株高基因ZmGA3ox2和熟期調控基因Vgt1有差異的近等基因系雜交，調查雜種F1穗上葉片數、株高和生育期，研究三個位點不同等位基因間的互作效應，選擇在穗上葉片數增加的情況下株高或熟期不變的最優等位基因組合。另外，利用分子標記選育早熟多葉型玉米和矮桿多葉型玉米種質材料。研究結果對於解析玉米株型形成的遺傳調控網路和培育高產玉米品種具有重要理論意義和套用價值。
結題摘要
穗上葉片數是玉米重要的株型性狀，適當增加穗上葉片數有助於增大光合葉面積，提高產量。本項目利用穗上多葉玉米自交系構建分離群體，精細定位穗上多葉基因，結合轉錄組數據，預測候選基因；利用具有不同穗上葉片數的玉米近等基因系，研究穗上多葉基因的生物學功能；利用具有不同穗上葉的近等基因系與熟期和/或株高存在差異的玉米骨幹系雜交，研究穗上多葉基因與株高、熟期基因的互作效應，提出育種利用策略；並利用分子標記輔助選擇方法創製穗上多葉玉米新材料。主要進展如下：（1）利用具有10張穗上葉自選系Y915和5張穗上葉自交系Z58雜交衍生的F2:3家系，在三個大田種植條件下檢測到10個穗上葉片數QTL，其中兩個QTL qLA3-4 和qLA7-1在不同環境中穩定表達，解釋的表型變異分別為38.18~58.89%和10.32~20.32%，LOD值分別為20.57~39.47和7.58~10.01；進一步利用F3和F4分離大群體，將QTL qLA3-4 區間縮小至1.5M染色體區間。（2）將穗上多葉基因導入普通玉米自交系並構建成一對近等基因系，發現QTL qLA3-4能增加3張穗上葉，並能顯著降低植株穗位高，提高粒重，但也同時增加株高和延長熟期。（3）利用RNA-Seq技術測定近等基因系的基因表達量，在QTL qLA3-4區間發現14個差異表達基因。（4）玉米穗上多葉自交系的產量配合力顯著高於普通自交系，將穗上多葉基因、早熟基因和矮桿基因組合，可育成熟期早、株高適中的高產玉米雜交種。（5）通過分子標記輔助選擇獲得導入穗上多葉基因的穩定自交系2份、中間材料10份，育成通過省級審定的玉米新品種1個、後備青貯玉米組合2個。（6）為後續的穗上多葉基因圖位克隆，用限制性內切酶HindIII構建了穗上多葉自交系Y915的基因組BAC文庫，共有160個混合池，每個混合池至少包含1200個克隆，檢測隨機挑選的42個克隆的插入片段，平均長度約為143.4 kb，大約覆蓋整個基因組11倍。（7）發表研究論文6篇，其中SCI論文4篇，培養碩士研究生5名。本項目獲得的研究結果對於解析玉米株型形成的遺傳網路和培育高產玉米新品種具有重要理論和套用價值。
