玉米葉耳發(fā)育調(diào)控的分子機(jī)制探究.pdf

1、玉米葉夾角是玉米葉型的重要性狀，也是決定玉米株型的關(guān)鍵因素之一。減小葉夾角獲得耐密高產(chǎn)植株是提高玉米產(chǎn)量的重要方法。本研究針對不同發(fā)育時(shí)期的葉耳，從形態(tài)學(xué)、掃描電鏡以及轉(zhuǎn)錄組分析三個(gè)層面對玉米葉耳發(fā)育調(diào)控的分子機(jī)理進(jìn)行探究。主要研究結(jié)果如下:
　　(1)統(tǒng)計(jì)平展型玉米自交系:B73、蘇115，緊湊型玉米自交系:986、超1和葉耳缺失型突變體lg1的葉耳部位面積和葉夾角大小，發(fā)現(xiàn)葉耳面積大小和葉夾角的角度大小呈正相關(guān)性，我們可以得出

2、結(jié)論:葉耳面積的大小是影響玉米葉夾角的重要因素。
　　(2)掃描電子顯微鏡觀察B73和986不同時(shí)期的葉耳，B73與986在早期和晚期的葉耳細(xì)胞大小和形態(tài)沒有明顯差異，B73中期葉耳細(xì)胞多處于細(xì)胞分裂狀態(tài)，而986中期葉耳細(xì)胞已經(jīng)進(jìn)入細(xì)胞生長和伸長階段，986葉耳面積小于B73葉耳面積是因?yàn)?86葉耳細(xì)胞分裂的持續(xù)時(shí)間短，細(xì)胞較少。
　　(3)提取玉米自交系B73和986葉耳不同發(fā)育時(shí)期的RNA，進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測序。不同時(shí)期包括

3、早期發(fā)育的葉耳（未接受光照），中期發(fā)育的葉耳（已接受光照，且連接葉片沒有完全展開），晚期發(fā)育的葉耳（已接受光照，且連接葉片已經(jīng)完全展開）。在本研究中，采取兩次樣本重復(fù)，實(shí)際測得的基因數(shù)目為B73共有33704個(gè)，986共有33840個(gè)，在B73三個(gè)時(shí)期都有表達(dá)的基因?yàn)?4176個(gè)，在986三個(gè)時(shí)期都有表達(dá)得基因?yàn)?4924個(gè)。
　　(4)統(tǒng)計(jì)B73和986三個(gè)時(shí)期的差異表達(dá)基因和在986和B73同一時(shí)期的差異表達(dá)基因。根據(jù)統(tǒng)計(jì)的差

4、異基因進(jìn)行熱圖分析，生長素、細(xì)胞分裂和細(xì)胞周期信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑的基因表達(dá)水平逐漸降低，光反應(yīng)、卡爾文循環(huán)和擴(kuò)展蛋白信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑的基因表達(dá)水平逐漸增加。以上結(jié)果說明在葉耳發(fā)育的過程中，細(xì)胞分裂逐漸減弱，細(xì)胞逐漸進(jìn)入生長和伸長階段。
　　(5)對986和B73中期的差異表達(dá)基因進(jìn)行Mapman分析，對其中的差異表達(dá)基因進(jìn)行功能分類，其中細(xì)胞周期信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑基因CYCD1;1控制細(xì)胞分裂G1/S的轉(zhuǎn)換，生長素表達(dá)水平降低導(dǎo)致CYCD1;1表

5、達(dá)水平降低。986中期的擴(kuò)展蛋白基因表達(dá)水平高于B73中期擴(kuò)展蛋白基因表達(dá)水平，說明986和B73表型的差異是由于986葉耳細(xì)胞CYCD1;1表達(dá)基因低，細(xì)胞提早進(jìn)入生長和伸長階段造成的。
　　(6)通過本研究中轉(zhuǎn)錄組分析得到的基因表達(dá)數(shù)據(jù)研究，并綜合前人對于影響葉夾角的QTL和GWAS分析所確定的區(qū)間，我們篩選出部分在葉耳發(fā)育過程中的重要基因12個(gè)，其中包含已經(jīng)報(bào)道過的基因2個(gè)，未報(bào)到過的基因10個(gè)。這些基因主要與油菜素內(nèi)酯信號