玉米矮秆突变体K125d的遗传及其对外源GA3的敏感性研究

摘要

玉米是我国主要的粮食、经济和饲料作物，矮秆紧凑型玉米具有抗倒伏、耐肥、耐密和适宜机械化生产等特点，对粮食增产和农民增收具有重要作用。种质资源是作物育种的物质基础，但目前可供育种利用的玉米矮秆基因比较单一，遗传基础狭窄。因此，进一步发掘、研究和利用新的玉米矮秆资源，对玉米矮化育种具有十分重要的意义。本研究以自然突变获得的玉米矮秆突变体K125d为材料，分析比较其与同源自交系K211的农艺经济性状差异和对赤霉素的敏感性，通过与7个自交系进行遗传交配设计，研究该突变体矮秆性状的遗传模式，并利用SSR标记对该矮秆基因进行初步定位，为后续研究和应用奠定基础。主要研究结果如下:
　　1、与同源自交系K211比较，K125d生育期极显著延长，穗位高极显著降低，平均株高降低53.07％;叶片重叠密集，叶片数目和叶宽极显著增加，但叶夹角极显著减小，利于理想株型建成;单株产量降低34.41％，但穗长和穗行数差异不显著，有增产潜力;茎秆纵切面细胞对比发现，K125d细胞排列不整齐，细胞长度、大小不均匀，细胞平均长度缩短30％左右，其矮化原因是茎秆细胞长度缩短导致的节间长度缩短。
　　2、用K125d分别与K211以及矮秆、中秆和高秆共7个自交系组配的正反交F1，BC1、BC2和F2群体，在2个不同生态点试验结果一致。所有正反交F1均为高秆，未表现出细胞质遗传效应;除br2类型的K123d外，与其余6个自交系配制的BC1群体高矮秆分离比例经卡方测验符合1∶1，6个BC2群体均为高秆，6个F2群体高矮秆分离比符合3∶1，证明K125d株高受1对隐性细胞核基因控制。将该矮秆基因暂命名为d125。
　　3、以K125d/K236 F2为定位群体，用611对SSR引物在K125d与K236亲本间及F2高、矮秆基因池间进行多态性筛选，筛选出10对多态性SSR引物。用这10对SSR标记对F2群体中的255个隐性矮杆单株DNA分别进行PCR扩增，琼脂糖凝胶电泳检测，通过MAPMAKER3.0软件对扩增结果进行连锁分析，将矮秆基因d125初步定位于1号染色体的长臂上，位于SSR标记umc2569和umc1278之间，遗传距离分别为6.6 cM和5.1cM，与单隐性矮秆基因br1和br2在染色体上的位置接近。
　　4、用5个不同浓度的GA3处理K125d幼苗，结果低浓度25uMGA3就能恢复矮秆突变体K125d幼苗株高，叶鞘伸长尤为明显，但各赤霉素处理浓度之间差异不显著，说明其GA3转运路径正常，证明K125d属于赤霉素敏感型突变体。因br1和br2均为赤霉素钝感型矮秆基因，由br2类型的K123d与K125d杂交F1代为正常株高，BC群体高矮秆分离呈1∶1比例，F2群体高秆与矮秆植株呈9∶7分离比例，说明d125与br2和br1均为非等位基因。

目录

声明

摘要

1 文献综述

1．1 矮秆作物的研究进展

1．1．1 矮秆小麦的研究及应用

1．1．2 矮秆水稻的研究及应用

1．1．3 矮秆玉米的研究及应用

1．2 玉米矮秆基因的遗传

1．2．1 单基因遗传体系

1．2．2 多基因遗传体系

1．2．3 单基因与多基因遗传体系的关系

1．3 玉米矮秆基因定位研究

1．3．1 分子标记基因定位方法

1．3．2 玉米矮秆单基因定位

1．3．3 玉米矮秆多基因的QTL定位

1．4 作物矮化机理研究

1．4．1 植物GA3的合成与株高的关系

1．4．2 植物BR的合成转运与株高的关系

1．4．3 植物IAA的合成与作用机理

2 研究目的及意义

3 材料和方法

3．1 试验材料

3．2 试验方法

3．2．1 K125d与K211性状差异比较

3．2．2 K125d遗传模式分析

3．2．3 SSR分子标记基因定位

3．2．4 K125d对GA3的敏感性研究

4 结果与分析

4．1 K125d与K211性状差异

4．1．1 农艺经济性状比较

4．1．2 茎秆纵切面比较

4．2 K125d矮秆性状的遗传分析

4．2．1 正反交F1群体株高表现

4．2．2 BC和F2群体株高频次分析

4．2．3 BC群体株高分离比例

4．2．4 F2群体株高分离比例

4．3 矮秆基因d125的初步定位

4．3．1 多态性筛选结果

4．3．2 F2矮秆单株DNA扩增结果

4．3．3 矮秆基因连锁分析

4．4 外源赤霉素对K125d幼苗生长的影响

4．4．1 GA3处理K125d与K211的苗高比较

4．4．2 GA3处理K125d与K211第一叶鞘长度变化

5 讨论

5．1 突变体K125d矮化特征

5．2 K125d矮秆性状的遗传模式

5．3 矮秆基因d125初步定位

5．4 K125d幼苗对外源GA3敏感性

5．5 玉米矮秆突变体的应用前景

6 结论

参考文献

致谢