控制玉米株高基因PHR1的基因克隆

株高属于玉米理想株型育种的一个重要指标,不但影响玉米机械化收获,更与玉米的倒伏性和生物产量密切相关。本研究以低剂量快中子(4.19 Gy)辐照诱变玉米自交系KWS39获得的矮秆低穗位突变体为研究对象,该突变体命名为plant height reducing mutant-1(phr-1),开展了表型性状的田间调查分析,并利用phr-1×B73获得的F2分离群体,借助极端性状混池测序分析法(BSA-seq)及目标区段重组交换鉴定的方法,基于B73参考基因组对目标区段内的基因进行挖掘和功能注释,定位候选基因。研究结果表明,在1号染色体Bin1.06区间可能存在变异位点,进而利用大的分离群体结合目标区段多态性标记开发,将目标区段精细定位分子标记到Umc1122和Umc1583a两个标记之间约600 kb区间,该区段内存在一个控制株高的已知基因Brachytic2(BR2),BR2编码一个调控玉米茎秆中生长素极性运输的糖蛋白。候选基因测序结果表明,phr-1是BR2基因在第4个外显子处插入了165 bp的序列,导致第547位氨基酸变为终止子,蛋白翻译提前终止。phr-1的基因突变位点和变异方式与已报道的br2-1单个碱基发生变异位点完全不同,通过等位杂交实验证明了phr-1突变体就是br2-1的一个新等位突变体,候选基因就是BR2基因。本研究为玉米BR2基因在玉米株高遗传改良中提供了新的种质资源。

EMS诱变玉米自交系郑58后代变异分析及应用评价

种子是农业的“芯片”,是保障粮食安全的根本,农业种质资源又被称为“种业芯片”。因此,引进、创制和丰富种质资源是攻克“卡脖子”技术的关键,通过人工诱变是种质资源创新的一个重要途径。利用0.67 mg/L EMS诱变玉米自交系郑58花粉,构建1650个株系的玉米突变体库,从M_(2)和M_(3)后代筛选到包括生育期、株型、叶型、穗型、粒型、叶色、轴色、育性等多个农艺性状突变体,表型变异率约为9.6%。结果表明,具有育种应用潜能的代表性材料有Z330、Z641和Z1433等,可供用于选育矮秆、低穗位、耐密植、抗倒伏型新品种;Z636、Z848和Z930等新种质材料可用于测配或改良玉米穗型、粒型、轴色、粒色及品质性状。