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玉米叶夹角主效位点qLA2-3克隆和功能分析

批准号:
32101727
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:
何永辉
依托单位:
学科分类:
作物基因组及遗传学
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
何永辉

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
叶夹角与玉米株型、光合作用和耐密性密切相关。在前期研究中,我们选用2个在穗上叶片叶夹角存在显著差异的商业玉米自交系,构建了一套包括200个家系的重组自交系群体,在三个种植环境中检测到一个叶夹角主效QTL qLA2-3,并利用染色体片段代换系将该QTL精细定位至447 Kb染色体区间。根据玉米参考基因组,该区间含有12个候选基因。另外,构建了qLA2-3的一对近等基因系。本项目拟在上述基础上,将深入研究qLA2-3调控叶夹角机制,研究内容如下:(1)利用石蜡切片、透射电镜和扫描电镜等研究qLA2-3调控叶夹角大小的表型和细胞学基础;(2)构建分离群体,进一步精细定位和克隆qLA2-3,并利用转基因功能互补和等位测验确认候选基因;(3)借助细胞学、原位杂交、免疫印迹和转录组等手段探究qLA2-3调控叶夹角形成的分子机制和基因网络。预期结果将丰富玉米叶夹角调控网络,并为密植品种选育提供基因资源。
英文摘要
Leaf angle is closely related to plant architecture, photosynthesis, and density tolerance of maize. In the previous study, we selected two commercial maize inbred lines with significant differences in leaf angles above ears, and constructed a set of recombinant inbred lines consisting of 200 lines. A major leaf angle QTL, qLA2-3, was detected in three planting environments, and mapped to the 447 Kb chromosomal region by chromosome segment substitution lines. According to a maize reference genome, there are 12 candidate genes in this region. In addition, a pair of near-isogenic lines of qLA2-3 was constructed. In this research project, we will further explore the mechanism of qLA2-3 regulating leaf angle. The major issues are as follows: (1) The paraffin section, transmission electron microscopy, and scanning electron microscopy will be used to analyze the phenotypic and cytological basis of qLA2-3 regulation of leaf angle. (2) We will use near-isogenic lines to construct a segregating population for further fine mapping, and use transgenic functional complementarity and allelic tests to confirm candidate genes. (3) The cytology, in situ hybridization, western blotting, and transcriptome will be used to explore the molecular mechanism and regulatory network of qLA2-3 regulating the formation of leaf angle. The results enrich the regulation network of maize leaf angle, and provide genetic resources for the breeding of dense planting varieties.
本项目聚焦玉米叶夹角调控机制,利用具有叶夹角大小差异大的玉米自交系YS501和LDC-1构建群体,精细定位玉米叶夹角主效位点qLA2-3,同时构建近等基因系验证等位基因效应,开展基因组重测序、表达量分析等预测候选基因,并借助CRISPR/Cas9技术、构建超表达载体等对候选基因进行功能验证,还探究了叶夹角与植物激素的关系及相关调控网络。研究进展如下:(1)通过筛选交换单株,利用重组后代对主效位点qLA2-3进行精细定位,不断开发InDel标记将定位区间从初始缩小至338.46 Kb。综合序列差异和表达量分析确定ZmLA2-3为候选基因并验证了其功能;(2)发现YS501等位基因可减小叶夹角,如qLA2-3-NILYS501比qLA2-3-NILLDC-1平均叶夹角减小2.51°,明确了ZmLA2-3在叶片中的表达位置和亚细胞定位;(3)ZmLA2-3可能通过影响植物激素含量调控叶夹角大小,如qLA2-3-NILYS501与qLA2-3-NILLDC-1相比,赤霉素(GA3)、茉莉酸(JA-ILE)含量更低,生长素(IAA)含量更高,且发现差异基因富集的通路与DNA损伤修复、激素代谢合成等相关。本项目为玉米株型改良和高产育种提供了理论依据与基因资源。本项目执行期间发表研究论文3篇,其中SCI论文2篇,培养研究生2名。
玉米ZmCOL基因调控光周期的分子机制解析及育种应用评价
  • 批准号:
    32572381
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    50.00万元
  • 批准年份:
    2025
  • 负责人:
    何永辉
  • 依托单位:
国内基金
海外基金