玉米褐色叶中脉突变体bm-like1的基因克隆与转录组分析

摘要

本研究在田间发现了一个自然突变的玉米褐色叶中脉突变体,并命名为bm-like1。多代自交后发现bm-like1的褐色叶中脉性状能够稳定遗传。通过突变体bm-like1和自交系B73杂交构建了F2群体,遗传分析发现,bm-like1的褐色叶中脉表型由隐性单基因BM3控制。利用BSA-Seq和精细定位方法,对有褐色叶中脉表型的F2植株进行定位,将目标区段定位在玉米第4号染色体32~36 Mb之间。通过玉米数据库检索发现,该定位区间内存在一个已报道的BM3基因。BM3基因编码咖啡酸-O-甲基转移酶,是玉米木质素生物合成途径中一个重要的酶。利用纯合突变体bm-like1与bm3突变体做杂交进行等位测验,发现杂交后代表现出褐色叶中脉的表型。经序列分析发现突变体bm-like1中BM3基因在起始密码子ATG上游144 bp处有一个1439 bp的h AT转座子插入,而bm3突变体在BM3基因第2外显子上有一个5452 bp的序列插入。利用实时荧光定量PCR实验和转录组分析发现,突变体bm-like1中BM3基因的表达量显著低于自交系B73,突变体bm-like1与自交系B73之间的差异表达基因主要集中在次生代谢物的合成和代谢途径。