基于BSA-Seq和SNP标记的玉米衰老相关基因的定位

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叶片是植物重要的光合作用器官,叶片通过光合作用为植物的生长发育提供源源不断的物质和能量。玉米叶片早衰将导致叶绿素、蛋白质和氨基酸等的提前降解、光合能力降低、细胞死亡等现象,严重影响玉米的产量及品质。因此深入研究早衰形成的分子机理对调控和延缓衰老的发生具有重要的意义。本研究选择具有优良农艺性状和高配合力并在阻止授粉条件下早衰的玉米优良自交系08LF和阻止授粉条件下不早衰的自交系M1-7及其构建的F7RIL群体作为实验材料。在授粉及阻止授粉条件下对RIL群体进行表型分析,结合BSA-Seq和SNP分子标记技术对早衰相关基因进行定位。主要研究结果如下:1.阻止授粉24天后,早衰型材料叶片完全变黄,非早衰型材料叶片持绿。授粉24天后,早衰型材料叶片持绿,非早衰型材料叶片持绿。2.利用08LF X M1-7杂交构建的177个F7RILs群体,结合BSA-Seq和SNP分子标记技术将目的基因定位在第七染色体上分子标记SNP2和SNP4之间,其物理距离为104Kb。比对到玉米参考基因组,分析发现该区段内有12个基因,其中注释基因5个。3.基因注释和同源性比对结果发现只有GRMZM2G091837基因注释与叶片衰老直接相关,其拟南芥同源基因NYE1在拟南芥诱导的叶片衰老中起重要作用,并且其水稻同源基因LOC_Os09g36200.1的基因组注释为永绿色基因;滞绿基因。4.在阻止授粉和授粉10天和24天后,对候选区间的12个基因在叶片中的表达量进行分析,发现GRMZM2G091837在阻止授粉10天和阻止授粉24天在叶片中的表达量差异非常显著,表达量相差达9倍;在阻止授粉和授粉24天时,其表达量差异也极显著。因此初步认定GRMZM2G091837为一个衰老候选基因。5.GRMZM2G091837的同源基因NYE1在叶片衰老期间调控叶绿素的降解。GRMZM2G091837在玉米中是一个编码可诱导衰老的持绿蛋白2的基因,结合拟南芥中叶绿素的降解途径,通过对拟南芥叶绿素降解调控网络相关基因的玉米同源基因在早衰材料阻止授粉和授粉10天和24天后叶片中的表达量分析,推断GRMZM2G091837可能在阻止授粉诱导的叶片衰老期间参与调控玉米叶绿素降解途径。
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