玉米自交系Mo17和K22的EMS突变体库构建及突变体的筛选和基因克隆

来源 :华中农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:NobelHsu
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玉米小斑病(Southern corn leaf blight,SCLB)和大斑病(Northern corn leaf blight,NCLB)是玉米最主要的两大病害,分别由Cochliobolus heterostrophus和Setospheria turcicum引起,一般每年导致减产15%-20%,严重时减产50%以上,因此如何防治玉米小斑病和玉米大斑病成为被广泛关注的问题。为了挖掘玉米抗小斑病和抗大斑病基因,本课题利用极抗小斑病玉米自交系Mo17和极抗大斑病玉米自交系K22作为诱变材料,采用EMS化学诱变方法构建玉米突变体库,共获得5370个Mo17 M2代玉米突变体家系和5850个K22 M2代玉米突变体家系;通过接种试验筛选感病材料,分别获得感小斑病材料16个,感大斑病材料9个,为后续克隆候选基因奠定了材料基础。由于玉米基因组复杂,为了更快地从突变体中克隆到目标基因,需要寻找一个更快速高效定位基因的策略。由于玉米感病表型易受环境影响,因此选择表型稳定且易鉴定的材料探究利用EMS突变体定位功能基因的最佳策略。在本论文的第二部分中,我们利用Mo17 EMS突变体库中的雄性不育突变体EMo4530作为研究材料。该突变体花粉粒在发育初期存在正常四分体,但在四分体时期之后,花粉粒逐渐异常,花药萎缩干瘪,在散粉期花粉粒崩解,花药最终完全败育。我们测定了Mo17×EMo4530 F2群体的部分农艺性状包括株高、穗位高、雄穗分支数、百粒重、穗行数、穗重、粒长、粒宽,通过分析发现,不育基因对农艺性状不造成明显影响。以B73×EMo4530 F2群体作为初定位群体,结合基因型和表型数据进行QTL分析将目的基因定位在玉米第6号染色体长臂端,位于标记C6-19与C6-30之间。同时,我们构建极端抗感表型的两个DNA混池,利用二代深度测序和MutMap的分析方法最终将目标基因锁定到两个候选基因pollen-deficient1(PD1)基因和pollen-deficient 2(PD2)基因。为验证候选基因,我们通过重测序验证了PD1基因中存在唯一SNP与表型具有相关性。由于在玉米基因组中存在多个PD2的高同源基因,重测序无法扩增出目标序列,因此我们将构建BC2F2群体再进一步验证候选基因。本课题通过构建玉米抗小斑病突变体库和抗大斑病突变体库,为克隆抗小斑病和抗大斑病基因提供了大量的筛选材料。利用表型明显的雄性不育材料克隆基因,在应用上为育种提供新的基因资源,更重要的是探索出适合于利用突变体库定位功能基因的策略。
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