大麦稃壳白化突变性状的遗传解析

大麦(Hordeum vulgare L.)稃壳是在小穗上包裹种子的花器官,包括内稃和外稃。大麦稃壳具有光合作用能力,为籽粒发育提供部分营养物质。通过EMS诱变获得的大麦稃壳白化突变体,其稃壳明显呈白色,叶枕、茎节和茎基部均呈白化变异,但叶片和芒均为绿色。本研究对稃壳白化突变性状进行鉴定和遗传分析,发现该突变性状由单个隐性基因控制;通过候选基因测序及竞争性等位基因特异性PCR(KASP)共分离检测,证实该白化突变是由基因HvGLK2的功能缺失所致;并在HvGLK2基因上鉴定到3个独立突变事件,均与已发表的大麦alm1和ebu-a等白化变异不同。HvGLK2基因编码一个Golden 2-like(GLK)转录因子,为MYB基因家族GARP亚家族成员,在多数的单、双子叶植物中均存在另一个同源基因GLK1。通过公共数据库检索HvGLK2基因的表达谱数据,发现HvGLK2在大麦衰老叶片、外稃及穗轴中高丰度表达。本研究明确了HvGLK2基因对大麦稃壳和茎节等组织叶绿素合成的关键作用,相关的稃壳白化突变体为稃壳光合作用对产量形成的机制研究提供了理想材料。