玉米雌穗发育异常及防控措施

2010年东北部分地区的玉米出现了雌穗发育异常现象,给农业生产造成了一定的损失,本文在调查基础上,参考了其他农业科研单位和高校的诸多专家的意见,就玉米雌穗分化过程中几种异常现象的表现、成因及防治措施进行分析探讨。

降解组测序技术在玉米雌穗发育相关miRNA靶基因中的应用

采用降解组测序技术对昌7-2,郑58 2个玉米自交系雌穗不同发育阶段miRNA的靶基因进行了检测,共获得47个被16个miRNA家族95个成员剪切的靶标。这些靶标多数存在于细胞核内,参与转录调控、细胞分化等生物学过程;分子功能多为DNA结合、特异序列DNA结合转录因子活性、金属离子结合、蛋白结合、ATP结合等.结合荧光实时定量PCR技术构建了昌7-2,郑58雌穗的花序分生组织(IM)分化为成对小穗分生组织(SPM)、成对小穗分生组织分化为小穗分生组织(SM)、小花分生组织(FM)3个时期的miRNA靶标表达谱。研究结果表明,在玉米雌穗发育过程中存在依赖于miRNAs的基因调控网络。

玉米雌穗发育杂种优势相关miRNA的研究

杂种优势已广泛应用于玉米育种,在提高玉米产量、品质以及增强抗逆性等方面起到了重要的作用,然而杂种优势的分子机制尚不清楚。植物mi RNA主要在转录和转录后水平调节基因的表达。为阐明mi RNA是否及如何对玉米雌穗发育杂种优势产生影响,本研究对玉米杂交种郑单958及其亲本自交系(昌7-2和郑58)进行了高通量mi RNA测序和降解组测序。取玉米雌穗花序分生组织(IM)发育为成对小穗分生组织(SPM),进而产生小穗分生组织(SM),及小花分生组织(FM)将3个不同时期的雌穗样品用于mi RNA建库测序,鉴定出16个mi RNA家族中的81个保守mi RNA为非加性表达,认为是与雌穗发育杂种优势形成相关的mi RNA;3个阶段中分别检测到80.30%、56.06%和48.10%的非加性表达的mi RNA被显性或超显性抑制。鉴定出8种新的mi RNA,属于7个mi RNA家族。通过雌穗降解组测序,发现在郑单958及其亲本自交系中共同检测到的mi RNA靶向42个基因的82个转录本。根据测序结果构建了mi RNA参与玉米雌穗杂种优势的模型,并推测在雌穗发育早期阶段杂交种雌穗的mi RNA的普遍抑制导致其靶基因上调表达,随着发育进程mi RNA逐步解除抑制,带来其靶基因表达量的逐步减少,这种mi RNA与其靶基因的拮抗关系也许与玉米雌穗发育杂种优势形成有关。