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玉米(Zea mays L.)是全球主要的粮食、饲料和经济作物,而玉米中磷的吸收利用效率与产量密切相关。生长素应答因子(Auxin response factor,ARF),是一类受生长素调节的转录因子,在生长素信号传导途径中起着重要的作用,影响植物生长的多个过程,包括细胞伸长、顶端优势、衰老以及调控植物根系生长发育等。为了解玉米生长素应答因子ZmARF家族基因在低磷胁迫条件下的时空表达模式,本研究以玉米耐低磷自交系178和低磷敏感自交系9782为材料,分析在低磷胁迫0h、12 h、24 h、48h、72h条件下,ZmARF家族基因在178、9782苗期根系和叶片中的表达模式。为进一步分析ZmARF家族基因成员ZmARF23与耐低磷性状显著关联的变异位点,本研究在108份来自热带、业热带、温带的玉米自交系中扩增基因ZmARF23,对其进行序列多态性分析。同时,结合2010、2012、2016三年玉米苗期耐低磷相关表型性状,进行候选基因关联分析。最后,在178×9782重组自交系(Recombinat inbred lines,RIL)群体中对关联到的显著位点进行验证,并挖掘有利单倍型。研究结果如下:1.对ZmARF家族基因表达模式进行分析,结果表明,低磷胁迫条件下,34个ZmARF基因家族成员在耐低磷自交系178和低磷敏感自交系9782的根系和叶片中应答模式存在差异。其中,多数家族基因成员在两份材料的叶片中响应低磷胁迫程度较低。在根部,多数成员在玉米自交系178中响应低磷胁迫程度大于9782,低磷胁迫48 h上调倍数较其他时间点高。从受胁迫后表达趋势和上调倍数来分析,上调倍数大于60倍的有ZmARF7和ZmARF9两个基因,大于30倍小于60倍的有ZmARF4和ZmARF26两个基因,大于10倍小于 20 倍的有 ZmARF13、ZmARF17、ZmARF23、ZmARF24、ZmARF25、ZmARF32 6个基因,表明该家族中多数基因成员能够响应低磷胁迫。2.对基因ZmARF23进行序列多态性分析表明:ZmARF23在108份玉米自交系中,共检测到222个多态性位点,包括188个SNP和34个InDel,平均每31 bp就有一个多态性位点。其中有38个SNP位点分布于编码区,18个为非同义突变。对ZmARF23进行选择性检验发现,ZmARF23基因的全长序列受到显著的正选择压力,编码区受到极显著正选择压力,而非编码区未受到选择作用,表明选择压力并非在整个基因序列中起作用,同时也暗示该基因在进化过程中存在编码蛋白的功能分化。3.对基因ZmARF23进行连锁不平衡(Linkage disequilibrium,LD)分析和结合耐低磷相关性状关联分析,结果表明该基因中存在多个明显的LD区段,ZmARF23基因的LD在500 bp之后开始出现衰退,并在4000 bp左右衰减至0.1水平以下。采用混合线性模型,结合2010、2012、2016三年的耐低磷相关表型数据,对ZmARF23的4440个测验(222个位点X 10个性状X2个处理)进行候选基因关联分析,分别检测到37、110、62个位点达到显著水平(P<0.01),其中有31个位点与三年耐低磷相关性状同时显著关联,多数位点间的LD水平较高。4.结合RIL群体(178×9782)低磷条件下苗期根尖数和根分支数表型数据,对显著关联的四个位点SNP6042、SNP6251、InDel2662、InDel2986进行验证。结果表明,四个位点分别将RIL群体家系分为两种类型,两类家系表型差异显著。SNP6042-A/A、SNP6251-T/T、InDel2662-260 bp 插入、InDe12986-28 bp 缺失被视作优异/增效等位基因型,同时这些位点存在于耐低磷自交系178中,进一步证实这些位点能够作为有效的遗传标记,应用于分子标记辅助选择改良玉米的耐低磷特性。5.对基因ZmARF23中显著关联到的位点进行单倍型分析,结果表明SNP2540、InDe12662、SNP2948、SNP2984、InDel2986 这 5 个位点将 108 份材料分为 7 种类型,其中频率大于0.05的5种单倍型表现出较大的根分支数变异。T检验发现,这5种单倍型可以分为两组,两组之间低磷条件下根分支数差异极显著(P=0.001),Hap1、Hap2和Hap3的组合平均值5827.95显著大于Hap4和Hap5的组合平均值4892.74,InDe12662和InDe12986与低磷胁迫下根分支数共分离,进一步说明260bp插入和28bp缺失为优异/增效等位基因型组合。