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玉米褐色叶中脉突变体Brown Midrib 6 (bm6)的图位克隆和功能解析

批准号:
32101705
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
杨雪蓉
依托单位:
学科分类:
作物种质资源学
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
杨雪蓉

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
木质素是玉米中重要的存储物质,其合成通路中的关键酶和调控机制已有大量报道,然而与其协同互作的调控途径还未有报道。玉米褐色叶中脉突变体(Brown Midrib bm6)能够显著降低木质素合成单体的含量和比例,申请人团队在前期的基础上通过图位克隆的方法克隆了bm6突变体候选基因(GRMZM2G062420),编码一个GTP环水解酶,推测bm6参与调控一碳代谢合成通路,影响甲基的供体合成。在此基础上本项目拟利用Mu突变体插入系统、EMS诱变、转录组、代谢组和甲基化等多种遗传学和组学的手段,深入解析bm6在一碳代谢途径的核心调控模式和互作方式,明确一碳代谢与木质素合成途径的协同作用和互作机制,进而在源头上改变G型和S型木质素单体的含量及比例,为培育优质高效的能源型和饲用型玉米新品种奠定理论基础。
英文摘要
Lignin is one of the most important storage materials in maize. Previous studies on lignin biosynthesis have found the key enzymes and its regulatory mechanisms. However, little is known about potential pathway synergistically interacted with lignin. The maize brown midrib 6 (bm6) can significantly reduce the content and the ratio of monomer in lignin. Based on our previous studies, the bm6 candidate gene (GRMZM2G062420) was cloned by map-based cloning method. Due to its role of encoding a GTP cyclohydrolase, the bm6 may regulate the synthesis of methyl in one carbon metabolism pathway. Here, we are going to integrate the Mu mutant insertion system, EMS mutagenesis, transcriptome, metabolism, and methylation analyses to decipher the potential key regulatory network of bm6 as well as its synergistically interacted network in one carbon metabolism pathway, thus genetically modify the proportion of lignin monomer G/S type. This study highlights the bm6 regulatory network of important lignin pathway and provides potential targets for silage-variety breeding applications.
玉米是重要的生物质资源,在农业中具有广泛应用。花青素作为强效抗氧化剂,可通过降低氧化应激保护人类健康,但其生物合成途径与木质素共享前体物质。木质素含量升高会降低青贮饲料的消化率,对畜牧业饲料生产构成挑战。玉米褐色中脉6号(bm6)突变体因木质素含量降低而被熟知,但其遗传机制尚未明确。本研究通过精细定位确定ZmGCH1基因为bm6的候选基因。ZmGCH1的突变使前体物质从木质素合成转向花青素合成途径。我们发现ZmGCH1与ZmPEBP15互作,通过调控查尔酮合成酶(CHS)活性,稳定木质素与花青素途径间前体物质的分配。将bm6突变体导入优良玉米品种郑单958和先玉335后,体外瘤胃消化实验证实青贮消化率显著提升。该研究揭示了玉米中木质素与花青素代谢平衡的新调控机制,为改善饲料品质和提升农业价值提供了理论依据。
玉米褐色叶中脉突变体Brown Midrib 6 (bm6)的图位克隆和功能解析
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    --
  • 资助金额:
    30万元
  • 批准年份:
    2021
  • 负责人:
    杨雪蓉
  • 依托单位:
国内基金
海外基金