半膜覆盖下玉米主要农艺性状变化及基因差异表达的研究

摘要

旱作玉米中半膜覆盖栽培作为一种常见的栽培模式，可以影响土壤的理化特性，提高土壤温度，减少水分蒸发，加快生育进程，改善叶面积指数等，从而增加作物产量和经济效益。本研究以玉米品种浚单29为材料，在玉米主要生育时期（苗期、拔节期和大喇叭口期）测定土壤物理性状指标，玉米农艺性状和产量性状指标；同时在这三个时期对植株顶端叶片取样，采用cDNA-AFLP（cDNA amplifiedfragment length polymorphism）技术，利用90对单引物组合，分析半膜覆盖与露地栽培模式（CK）下基因的差异表达情况。
　　本论文主要结论如下：
　　1.半膜覆盖栽培下土壤含水量和土壤温度均高于露地栽培，苗期、拔节期和大喇叭口期的植株高度分别比露地栽培增加了21%、32%和16%，叶面积指数分别增加了35%、26%以及36%，半膜覆盖能够使生育期提前4~7d，籽粒产量增加7%。
　　2.根据cDNA-AFLP分析结果，苗期筛选出差异表达片段1879条，拔节期2115条，大喇叭口期2298条；选择其中70条差异片段进行测序，利用BLASTX和MaizeGDB数据库对测序成功的65条进行比对分析，结果发现与玉米同源性较高的有36条，与其他植物高度同源的有10条，与动物高度同源的有4条，与微生物高度同源的有15条。
　　3.按照差异表达片段功能可以将65条TDFs（Transcript-derived fragments，转录衍生片段）分为9类：胞内运输（6.15%）、细胞骨架蛋白（3.08%）、能量代谢（10.77%）、核酸代谢（16.92%）、细胞自救和防卫（1.54%）、转录过程（20.00%）、蛋白质合成调控（10.77%）、信号转导（7.69%）及功能未知（23.08%）。选取6个TDFs进行qRT-PCR定量分析，结果与cDNA-AFLP表达模式基本一致。
　　4.分析部分TDFs在半膜覆盖栽培模式下表达的生物学意义。RPM1抗病蛋白调控抗病防御反应，还通过调节胞质钙浓度来参与氧化迸发和过敏性细胞死亡等过程；转录因子AP2/EREBP具有维持分生组织的分生能力以及对干旱和盐碱的抗性；蛋白精氨酸甲基转移酶PRMTs调节RNA加工、信号转导和基因表达；翻译起始因子eIF3b调控细胞周期活性及DNA合成；此外，与微生物同源性较高的基因，可能是与玉米共生或内生性的细菌代谢活动有关。
　　本试验通过cDNA-AFLP技术分离筛选到65条差异表达基因，揭示了部分基因表达谱的变化情况，在分子水平上对半膜覆盖调控玉米生长发育的分子机制有一定的了解，为玉米遗传育种方面提供了一些有价值的基因资源。

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