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玉米是雌雄同株异位的单性花植物,位于顶端的雄花序分化产生成熟的雄配子体（花粉粒）需要经过复杂的分化过程,包括了由雄花序分生组织依次产生小穗分生组织、花分生组织,再由花分生组织分化产生花药原基,而花药原基再经过14个发育阶段最终产生花粉粒。从花序分生组织的产生到雄配子体的成熟,涉及到了多种花分生组织基因以及育性基因精细而复杂的调控。其中,花序分生组织基因和花分生组织基因的缺失不仅会影响雄花的发育状态与分化特性,甚至会影响雄配子体的育性,进而导致雄性不育。因此,对于花分生组织基因的研究不仅能够阐明玉米生殖器官生物学发育过程中的分子机制,还有助于探究玉米雄性不育的调控机制,进一步为利用雄性不育材料进行杂交制种奠定基础。本研究以玉米花分生组织基因ZmFM1和Mutator插入突变体为研究切入点,对ZmFM1基因进行了生物信息学分析、遗传转化与表达分析等研究,表明ZmFM1是影响花序以及雄蕊、胚珠发育的关键花分生组织基因。此外,通过遗传分析、表型观察、候选基因鉴定等手段对影响雄花序及花药发育的ns1突变体进行了研究,结果表明ns1突变体是由于雄花分生组织基因的突变最终影响了花药育性,为进一步确定突变基因以及ns1的育种利用奠定了基础。两方面的研究结果都证明了影响花药发育的上游花分生组织基因的重要性,不仅可能影响育性这一重要农艺性状,还可能影响营养生长时期的发育状态,导致花期提前等。主要研究结果如下:1.对ZmFM1基因进行生物信息学分析,发现该基因的启动子含有激素、花分生组织、种子特异性调控元件以及低温、干旱等非生物胁迫响应元件;RNA-seq组织表达数据显示ZmFM1基因在玉米雌雄花序中高表达;ZmFM1互作网络中的基因包含了多个影响花分生组织、叶片等器官发育的基因。2.对过表达ZmFM1基因的拟南芥植株（ZmFM1-OE）进行表型观察,发现ZmFM1-OE拟南芥生殖生长提前,营养生长受阻,分枝数目减少;ZmFM1-OE拟南芥花序形态和花器官特性发育异常,即花序顶端簇生,出现了花中花现象;ZmFM1-OE拟南芥花药数目增多并发生同源异型转换,胚珠生物学发育缺陷严重,导致结实率低下,这说明ZmFM1是影响花药、胚珠等花器官发育的花分生组织基因。3.对ZmFM1-OE拟南芥花序进行了相关基因的表达检测,qPCR结果表明调控拟南芥营养发育的GRF9基因、脱落酸相关基因ABF3的表达量升高,是WT中的两倍;花器官特性基因AG的表达量升高约两倍,而调控胚珠发育特性的基因STK在ZmFM1-OE拟南芥中表达水平降低,其表达量不足WT的二分之一。4.对玉米ns1突变体的遗传分析显示,在F2群体中育性分离情况符合3:1分离比,推测该雄性不育突变体为隐性单基因控制且能稳定遗传。5.表型观察显示玉米ns1突变体植株矮小,雄花序生长紧凑,雄小穗花器官数目异常,出现了三花九药的表型。将成熟花粉粒用1%I2-KI溶液染色,发现不能正常着色,即雄配子体不育。6.花药组织切片的显微观察表明ns1突变体花药室的体细胞层紊乱,细胞小且形状不规则,花药腔室明显皱缩。7.在ns1突变体中,通过三引物法筛选了一个插入候选基因C1,在5株ns1突变体中检测该基因时,既扩增出了C1基因的DNA片段,又得到了插入位点的扩增片段,即Mu转座子在C1基因上是杂合插入,说明候选基因C1不是导致突变体雄性不育的调控基因。