玉米葉耳發(fā)育調(diào)控的分子機制探究.pdf

1、玉米葉夾角是玉米葉型的重要性狀，也是決定玉米株型的關(guān)鍵因素之一。減小葉夾角獲得耐密高產(chǎn)植株是提高玉米產(chǎn)量的重要方法。本研究針對不同發(fā)育時期的葉耳，從形態(tài)學(xué)、掃描電鏡以及轉(zhuǎn)錄組分析三個層面對玉米葉耳發(fā)育調(diào)控的分子機理進行探究。主要研究結(jié)果如下:
　　(1)統(tǒng)計平展型玉米自交系:B73、蘇115，緊湊型玉米自交系:986、超1和葉耳缺失型突變體lg1的葉耳部位面積和葉夾角大小，發(fā)現(xiàn)葉耳面積大小和葉夾角的角度大小呈正相關(guān)性，我們可以得出

2、結(jié)論:葉耳面積的大小是影響玉米葉夾角的重要因素。
　　(2)掃描電子顯微鏡觀察B73和986不同時期的葉耳，B73與986在早期和晚期的葉耳細胞大小和形態(tài)沒有明顯差異，B73中期葉耳細胞多處于細胞分裂狀態(tài)，而986中期葉耳細胞已經(jīng)進入細胞生長和伸長階段，986葉耳面積小于B73葉耳面積是因為986葉耳細胞分裂的持續(xù)時間短，細胞較少。
　　(3)提取玉米自交系B73和986葉耳不同發(fā)育時期的RNA，進行轉(zhuǎn)錄組測序。不同時期包括

3、早期發(fā)育的葉耳（未接受光照），中期發(fā)育的葉耳（已接受光照，且連接葉片沒有完全展開），晚期發(fā)育的葉耳（已接受光照，且連接葉片已經(jīng)完全展開）。在本研究中，采取兩次樣本重復(fù)，實際測得的基因數(shù)目為B73共有33704個，986共有33840個，在B73三個時期都有表達的基因為24176個，在986三個時期都有表達得基因為24924個。
　　(4)統(tǒng)計B73和986三個時期的差異表達基因和在986和B73同一時期的差異表達基因。根據(jù)統(tǒng)計的差

4、異基因進行熱圖分析，生長素、細胞分裂和細胞周期信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑的基因表達水平逐漸降低，光反應(yīng)、卡爾文循環(huán)和擴展蛋白信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑的基因表達水平逐漸增加。以上結(jié)果說明在葉耳發(fā)育的過程中，細胞分裂逐漸減弱，細胞逐漸進入生長和伸長階段。
　　(5)對986和B73中期的差異表達基因進行Mapman分析，對其中的差異表達基因進行功能分類，其中細胞周期信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑基因CYCD1;1控制細胞分裂G1/S的轉(zhuǎn)換，生長素表達水平降低導(dǎo)致CYCD1;1表

5、達水平降低。986中期的擴展蛋白基因表達水平高于B73中期擴展蛋白基因表達水平，說明986和B73表型的差異是由于986葉耳細胞CYCD1;1表達基因低，細胞提早進入生長和伸長階段造成的。
　　(6)通過本研究中轉(zhuǎn)錄組分析得到的基因表達數(shù)據(jù)研究，并綜合前人對于影響葉夾角的QTL和GWAS分析所確定的區(qū)間，我們篩選出部分在葉耳發(fā)育過程中的重要基因12個，其中包含已經(jīng)報道過的基因2個，未報到過的基因10個。這些基因主要與油菜素內(nèi)酯信號