玉米對煙嘧磺隆敏感性基因的精細定位及生物信息學(xué)分析.pdf

1、玉米生長期高溫、多雨，雜草叢生，若除草不利，會嚴重影響到玉米的產(chǎn)量和品質(zhì)，使用化學(xué)除草劑是控制雜草的有效手段?；酋ｋ孱惓輨熰谆锹【哂械陀昧?、低毒、廣譜及使用方便等優(yōu)點而被廣泛使用。
　　煙嘧磺隆是一種高效、低毒、強選擇性、內(nèi)吸性磺酰脲類除草劑，可有效防除玉米田內(nèi)一年生和多年生雜草，且用量少、選擇性強、藥效穩(wěn)定、不受土表干旱等因素的影響，可與其它種類的除草劑混合使用等優(yōu)點而備受歡迎。但近年來發(fā)現(xiàn)，煙嘧磺隆會對部分玉米品種產(chǎn)生嚴重

2、藥害。
　　本試驗以玉米抗性自交系1145和玉米敏感性自交系SN375為材料，通過抗性鑒定和抗性生理機制研究，分析玉米對煙嘧磺隆除草劑產(chǎn)生敏感性的遺傳基礎(chǔ)，并對此敏感性基因進行精細定位，為開展玉米抗煙嘧磺隆除草劑分子標記輔助選擇育種和轉(zhuǎn)基因育種奠定基礎(chǔ)。主要試驗結(jié)果如下：
　　1、通過室內(nèi)試驗，從玉米種子萌發(fā)和幼苗存活的角度對玉米抗性自交系1145和玉米敏感性自交系SN375進行敏感性鑒定。設(shè)置9個濃度梯度，0(CK)、6、

3、18、36、60、90、126、168、216 g/hm2，結(jié)果表明：不同濃度的煙嘧磺隆除草劑對抗性自交系1145和敏感性自交系 SN375各鑒定指標的抑制程度明顯不同?？剐宰越幌?145在安全劑量（36 g/hm2）范圍內(nèi)，各種鑒定指標基本正常；隨煙嘧磺隆濃度的增加，抗性自交系1145受藥害程度明顯加重，當煙嘧磺隆濃度超過90 g/hm2時，對抗性自交系產(chǎn)生致死性的傷害。敏感性自交系SN375對煙嘧磺隆的反應(yīng)更為敏感，低劑量（<18g

4、/h m2）的煙嘧磺隆就可對其造成致死性的損傷。
　　2、葉片噴施煙嘧磺隆后，抗性自交系1145和敏感性自交系SN375各項生理指標發(fā)生了明顯變化。試驗結(jié)果表明：總蛋白含量和保護性酶（CAT、SOD和POD）活性均不同程度的下降，而MDA含量則呈升高的趨勢；兩者間比較，抗性自交系1145的各個生理指標的變化較為平穩(wěn)，而敏感性自交系SN375各個指標變化較為劇烈，這可能是抗性自交系1145對煙嘧磺隆具有較強抗性的重要原因。
　

5、　3、通過抗性自交系1145和敏感性自交系SN375表型進行鑒定，表明其正反交F1代對煙嘧磺隆敏感性表現(xiàn)一致，認為該敏感性基因?qū)儆诩毎诉z傳；對1145/ SN375//SN375群體進行敏感性鑒定，結(jié)果出現(xiàn)抗︰敏感分離比例為1︰1（χ2=1.056<3.84（χ20.05）），符合孟德爾遺傳，說明該敏感性基因受單個隱性基因控制。通過分子標記定位，利用B73/yn-6//yn-6群體，開發(fā)54對SSR標記，將該敏感性基因定位于玉米第5染

6、色體短臂上（bin5.01），位于標記5S-124和5S-129之間，兩標記之間的遺傳距離為1.24 cM，物理距離為61.1 Kb；利用1145/ SN375// SN375群體進一步精細定位，開發(fā)60對SSR標記，最終用檢測出的3對多態(tài)性標記將該基因定位于標記X26和5S-129之間，兩標記之間的遺傳距離為0.93 cM，物理距離為10.45 Kb。該區(qū)段只有一個基因nsfy。
　　4、對煙嘧磺隆敏感性基因nsfy進行測序分析

7、，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，抗性自交系B73、1145與敏感性自交系yn-6、SN375、D011、yn-1，有3個位置發(fā)生了基因突變，而只有基因nsfy第626、627個堿基的突變使編碼氨基酸由甲硫氨酸（M）變?yōu)楣劝滨０?br>　?。≦），而該突變位點處于細胞色素P450結(jié)構(gòu)域序列之內(nèi)。采用生物信息學(xué)方法，結(jié)合基因nsfy表達蛋白質(zhì)的二、三級結(jié)構(gòu)預(yù)測結(jié)果，推斷由于該基因P450酶系結(jié)構(gòu)域內(nèi)堿基的突變導(dǎo)致后續(xù)合成蛋白質(zhì)受到影響，從而使玉米自交系對煙嘧磺