《玉米葉夾角主效QTL的克隆與功能驗證》是依託中國農業大學，由田豐擔任項目負責人的重大研究計畫。
基本介紹
- 中文名：玉米葉夾角主效QTL的克隆與功能驗證
- 依託單位：中國農業大學
- 項目負責人：田豐
- 項目類別：重大研究計畫
- 批准號：91535108
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
提高玉米種植密度已成為我國進一步提高玉米單產水平最重要的技術措施，株型改良是培育耐密高產玉米品種的主要手段，葉夾角是決定玉米株型緊湊程度的主要直觀形態指標，研究玉米葉夾角的遺傳與分子調控機制對玉米株型改良，培育耐密高產玉米新品種具有重要的理論和實踐意義。課題組利用一套由玉米自交系W22與大芻草(Zea mays ssp. parviglumis)雜交衍生得到的滲入系群體為材料，對玉米穗上葉夾角進行了高精度的遺傳解析。本項目將在前期研究基礎上，對位於第1和第2染色體上較大效應的葉夾角QTLqLa1和qLa2進行進一步精細定位和克隆，通過遺傳互作分析、遺傳轉化、關聯分析、轉錄組測序等技術驗證qLa1和qLa2候選基因功能及研究其分子調控機理，構建葉夾角分子調控網路，開發可用於分子標記輔助育種的分子標記。
結題摘要
提高玉米種植密度已成為我國進一步提高玉米單產水平最重要的技術措施，株型改良是培育耐密高產玉米品種的主要手段，葉夾角是決定玉米株型緊湊程度的主要直觀形態指標，研究玉米葉夾角的遺傳與分子調控機制對玉米株型改良，培育耐密高產玉米新品種具有重要的理論和實踐意義。課題組利用一套由玉米自交系W22與大芻草(Zea mays ssp. parviglumis)雜交衍生得到的滲入系群體為材料，對玉米葉夾角進行了遺傳基礎解析，重點對位於玉米第2 染色體上的一個主效QTL Compact Plant Architecture 1 (CPA1)進行了精細定位，最終將CPA1限定在3kb的物理區間，該區間位於一個AP2 轉錄因子上游9kb的位置；時空表達分析表明，AP2基因葉環區的差異表達決定了CPA1近等基因系（NIL）間葉夾角的差異；RNAi植株與CRISPR/CAS9敲除植株葉夾角顯著減小，而過表達植株葉夾角顯著增加，說明AP2基因是調控玉米葉夾角大小的重要基因；遺傳與互作實驗表明AP2基因位於Lg1 、Lg2基因下游；攜帶大芻草等位基因的NIL和CRISPR/CAS9敲除株系在密植條件下（＞5000株／畝）具有顯著增產效應。關於CPA1基因克隆的主要研究結果文章正在撰寫中，預計2018年上半年投出發表。受該項目的部分資助，課題組進行了玉米－大芻草滲入系群體轉錄組分析和一個重要花期QTL的克隆，相應文章分別在Molecular Plant和PNAS發表。玉米－大芻草滲入系群體轉錄組分析發現CPA1的候選基因AP2轉錄因子顯著差異表達，為隨後CPA1近等基因系的時空表達分析提供了重要線索。玉米花期QTL克隆中所利用的精細定位、關聯分析和遺傳轉化等技術為CPA1的克隆提供了重要技術支撐。
