课题基金 / 基金详情

玉米穗柄长度主效位点qESL1-2的功能解析及驯化规律研究

批准号:
32101706
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:
黄君
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:
黄君

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
穗柄长度与玉米生理成熟期快速脱水及籽粒机械收获相关,选育适宜穗柄长度品种已成为当今玉米育种的新方向。为挖掘穗柄长度有利等位基因,储备栽培玉米改良基因资源,前期利用玉米-大刍草渗入系群体鉴定到控制玉米穗柄长度的主效位点qESL1-2,表型贡献率达到38.12%。通过筛选剩余杂合系构建分离群体已将该QTL精细定位并克隆,LBD转录因子是qESL1-2的重要候选基因。在此基础上,本项目拟对该基因功能开展深入研究,通过遗传转化及候选基因关联分析验证候选基因功能;运用qRT-PCR及原位杂交明确qESL1-2的组织表达特异性;进一步利用转录组测序、ChIP-seq及EMSA等阐明该基因调控玉米穗柄长度的调控网络;利用群体遗传学方法阐明该基因在驯化改良过程中的传递规律。研究结果不仅为适宜机械化收获玉米新品种选育提供功能位点,还为玉米穗柄长度基因鉴定、驯化与改良积累有益资料,具有重要的理论与应用价值。
英文摘要
Ear shank length (ESL) is related to the rapid dehydration and mechanized harvesting at the physiological maturity stage. Breeding maize varieties with suitable ESL has become a new direction of corn breeding. In order to excavate the favorable alleles for ESL, and reserve the improved genetic resources of cultivated maize, previous investigation in our group detected a major QTL(qESL1-2) for ESL by QTL mapping in a maize-teosinte derived population, which account for 38.12% phenotypic variance. Using near-isogenic lines(NILs) derived from a heterogeneous inbred family (HIF), we fine-map and cloned qESL1-2,candidate is a LBD transcription factor (TF) gene, which encoding a LOB domain protein. In this project, we will clarify the biological function of this candidate gene. Overexpression, gene knock-out and candidate gene based association mapping will be used to verify the functions of candidate gene. qRT-PCR and mRNA in situ hubridization will be used to explore the location and expression pattern of qESL1-2. RNA-sequencing, chromatin immunoprecipitation sequencing and electrophoretic mobility shift assay will be used to explore the regulatory network of qESL1-2 comprehensively. Population genetics methods will also used to uelucidate the transfer law of qESL1-2 during maize domestiction and improvement process. The research results not only provide functional sites for the selection of new maize varieties suitable for mechanized harvesting, but also provide useful information for the related genetic identification, domestication and improvement of the ESL of maize, which has important theoretical and practical value.
穗柄长度与玉米生理成熟期快速脱水及籽粒机械收获相关,选育适宜穗柄长度品种已成为当今玉米育种的新方向。由于长期人工定向选择影响,目前国内推广的玉米品种穗柄较短,果柄长度适中的快速脱水型玉米品种选育已成为玉米生产全程机械化迫切需要突破的瓶颈。为挖掘穗柄长度有利等位基因,储备栽培玉米改良基因资源,前期利用玉米-大刍草渗入系群体鉴定到控制玉米穗柄长度的主效位点qESL1-2,表型贡献率达到38.12%。通过筛选剩余杂合系构建分离群体已将该QTL精细定位并克隆,转录因子ZmLBD12是qESL1-2的功能基因。本研究通过构建超表达和基因敲除载体转化玉米,通过穗柄长度表型鉴定确定ZmLBD12的基因功能,通过DAP-seq和RNA-seq等技术构建ZmLBD12调控玉米穗柄长度的调控网络,通过分子驯化研究鉴定该基因在驯化过程中受选择的区段和强度。研究结果显示,PIF-Harbinger转座子插入ZmLBD12基因降低了该基因的表达从而降低玉米穗柄长度,该结果通过基因编辑创制的突变体材料得到验证。细胞学证据显示不同穗柄长度材料间穗柄长度节数一致,其差异主要是由于细胞长度不一样所导致。ZmLBD12基因编码211个氨基酸,亚细胞定位结果显示该基因定位于细胞核且不具备自激活活性,ZmLBD12类亮氨酸拉链结构域完整,可以用于后续文库筛选和酵母双杂交实验。结合DAP-seq和转录组测序结果表明,和生长素响应相关的GRF1极有可能是ZmLBD12的下游靶基因,激素响应调节对玉米穗柄长度的形成具有重要的意义。分子驯化研究结果证实ZmLBD12第1外显子在玉米驯化过程中遭受了强烈的人工选择影响。研究结果不仅为适宜机械化收获玉米新品种选育提供功能位点,还为玉米穗柄长度基因鉴定、驯化与改良积累有益资料,具有重要的理论与应用价值。
IAA44调控甜玉米果皮厚度的分子机制研究
  • 批准号:
    32572294
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    50.00万元
  • 批准年份:
    2025
  • 负责人:
    黄君
  • 依托单位:
ZmIAA44调控甜玉米果皮厚度的分子机制及育种效应评价
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    省市级项目
  • 资助金额:
    10.0万元
  • 批准年份:
    2021
  • 负责人:
    黄君
  • 依托单位:
国内基金
海外基金