摘要
玉米是世界上重要的粮食作物、饲料作物和工业生产原料。随着社会经济的发展，人们对玉米产量的需求在不断升高。玉米籽粒是产量形成的基础,挖掘影响籽粒大小形成的功能基因，有利于丰富玉米籽粒大小调控网络，为提高玉米产量提供重要基因资源和理论支持。本研究利用一个EMS诱变小籽粒突变体sg2(small grain2),首先通过对突变体材料表型的鉴定，确定该性状受一对隐性单基因调控;之后利用用于基因定位的分离群体，完成了对籽粒大小性状的初定位及精细定位;最终成功克隆目的基因，并对目的基因功能做了初步分析。主要研究结果如下: (1)玉米小粒突变体sg2籽粒皱缩、种皮干瘪;经卡方检验，小粒与大粒粒数符合3∶1孟德尔分离比。籽粒表型的测量结果显示，小粒与大粒在粒长、粒宽、粒厚及百粒重方面均存在显著差异，但淀粉含量无明显差异。 (2)与大粒材料相比，sg2小粒突变体萌发率较低，成熟植株的株高也降低，与大粒株高存在显著差异。 (3)籽粒发育细胞学分析揭示，与大粒相比，14 DAP后sg2突变体生长缓慢，缺少厚壁细胞层，基底胚乳转移层与胎座-合点区的连接处开始出现间隙，此处部分细胞结构开始不再完整。 (4)根据BSA混池分析结果，Sg2位于2号染色体，候选区间内有一个已报道的调控籽粒大小的基因Mn1。等位性测试实验排除了Sg2是Mn1等位基因的可能性，证实Sg2是一个区别于Mn1的调控籽粒大小的基因。 (5)通过初定位和精细定位，将候选基因区间缩小至0.288 Mb,该区间包含4个基因。根据候选基因功能注释、转录组数据及在籽粒中的基因表达情况，结合基因克隆、测序、RT-qPCR等实验结果分析，最终确定Zm00001eb083820 为目的基因。 (6)根据自然群体中Zm00001eb083820编码区及启动子区的变异位点，将群体划分为6种单倍型，对不同单倍型关联的籽粒性状进行分析，发现不同单倍型在粒长、粒宽及百粒重方面存在差异。 综上所述，本研究利用图位克隆方法鉴定到一个调控籽粒大小的目的基因，对大小籽粒相关性状进行了测量及统计分析，对发育中的籽粒进行细胞学差异观察，并对基因功能进行了初步分析，为基因功能的深入解析奠定了基础。
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