玉米籽粒发育关键基因的克隆与功能解析-洛阳会议课件.ppt

1、玉米籽粒发育关键基因的克隆与功能解析-洛阳会议15d35d45d玉米灌浆速率的动态曲线玉米灌浆速率的动态曲线胚乳细胞增长期，决定籽粒体积大小，即“库”光合产物的有效积累期，即“流”茎杆、叶片营养物质的再分配一、玉米籽粒发育关键基因克隆研究意义 在自然群体获得了一个控制玉米籽粒厚度（大小）的突变体在自然群体获得了一个控制玉米籽粒厚度（大小）的突变体6244（百粒重（百粒重22.3g），遗传分析结果表明该性状由一对隐性基因控制。），遗传分析结果表明该性状由一对隐性基因控制。籽粒突变体籽粒突变体F2 果穗上的籽粒分离果穗上的籽粒分离正常籽粒和小粒的比较正常籽粒和小粒的比较二、玉米粒厚候选基因的克隆与

2、功能分析野生型突变体图2 突变体和野生型籽粒性状的比较二、玉米粒厚候选基因的克隆与功能分析1、表型特征观察籽粒厚度的增加，是导致体积增加的主要原因140kba：大粒的电镜示意图：大粒的电镜示意图 b:小粒的电镜示意图小粒的电镜示意图二、玉米粒厚候选基因的克隆与功能分析1、表型特征观察突变体表现为植株变矮，胚乳细胞大小无明显变化2、组织细胞学分析突变体的叶片、茎和跟部细胞与正常自交系相同突变体突变体野生型野生型叶肉细胞茎韧皮部细胞根韧皮部细胞二、玉米粒厚候选基因的克隆与功能分析 4万株定位群体，将候选基因定位在120kb内，预测有3个候选基因。AB图图3 候选基因的初步定位候选基因的初步定位图图

3、4 候选基因的精细定位候选基因的精细定位表表2 目标区域内的候选基因目标区域内的候选基因 3、候选基因的精细定位与图位克隆将控制玉米粒厚的主效基因定位在120kb内甲基转移酶二、玉米粒厚候选基因的克隆与功能分析 候选基因在突变体与野生型的启动子区域有2个插入，编码区不存在差异。该基因编码Cyclin-related protein，全长2578bp，包含5个外显子，编码337个氨基酸。4、候选基因的序列分析确定目标性状的候选基因图5 ZmCRP 的基因结构二、玉米粒厚候选基因的克隆与功能分析u 候选基因的启动子之间的差异候选基因的启动子之间的差异二、玉米粒厚候选基因的克隆与功能分析 4、候选基

4、因的序列分析确定目标性状的候选基因第二个外显子区域第二个外显子区域第五个外显子区域第五个外显子区域u 候选基因编码区的两个非同义突变点GCA丙氨酸CCA脯氨酸二、玉米粒厚候选基因的克隆与功能分析 4、候选基因的序列分析确定目标性状的候选基因u 100份自然群体中启动子区差异位点的测序分析份自然群体中启动子区差异位点的测序分析启动子差异位点的部分测序结果启动子差异位点的部分测序结果二、玉米粒厚候选基因的克隆与功能分析 5、候选基因的关联分析确定目标基因的单倍型B-8B-11 Primer Indel标记标记启动子区域差异在启动子区域差异在497份自然群体中的关联分析份自然群体中的关联分析二、玉米

5、粒厚候选基因的克隆与功能分析 5、候选基因的关联分析确定目标基因的单倍型 在497份自交系中，该基因启动子区域有4种单倍型5UTR3UTRCDSfCDSiCDSiCDSl单倍型A：单倍型B：单倍型C：单倍型D：TG*GATGTTATGCCTG*GATG*CCTGGAATCATGGATG*CCTGGAATCATGGATGTTATGCC图8 ZmCRP 5UTP 区域的单倍型二、玉米粒厚候选基因的克隆与功能分析 5、候选基因的关联分析确定目标基因的单倍型u 候选基因候选基因100份自然群体中外显子区差异位点的测序分析份自然群体中外显子区差异位点的测序分析第二个外显子区域第二个外显子区域第五个外显子

6、区域第五个外显子区域二、玉米粒厚候选基因的克隆与功能分析 5、候选基因的关联分析确定目标基因的单倍型u 100份自然群体中外显子区差异位点的测序分析份自然群体中外显子区差异位点的测序分析外显子差异位点一的部分测序结果外显子差异位点一的部分测序结果二、玉米粒厚候选基因的克隆与功能分析 5、候选基因的关联分析确定目标基因的单倍型AS2-1AS1-1 PrimerCACGACGTTGTAAAACGACCACCACAGAAGTCGAGATGGCACCACAGAAGTCGAGATGCCACGACGTTGTAAAACGACGGACAGAGACAGGTTTAACAATTGGACAGAGACAGGTTTAAC

7、AATC基于基于ACPCR的的SNP标记标记编码区差异位点在编码区差异位点在497份自然群体中的关联分析份自然群体中的关联分析二、玉米粒厚候选基因的克隆与功能分析 5、候选基因的关联分析确定目标基因的单倍型二、玉米粒厚候选基因的克隆与功能分析 6、候选基因的进化分析u 在水稻和大刍草中启动子区域两个差异位点的分析在水稻和大刍草中启动子区域两个差异位点的分析二、玉米粒厚候选基因的克隆与功能分析 6、候选基因的进化分析不同基因型水稻自交系的扩增结果不同基因型大刍草扩增结果u 在水稻和大刍草中对启动子区域两个差异位点进行分析在水稻和大刍草中对启动子区域两个差异位点进行分析二、玉米粒厚候选基因的克隆与

8、功能分析 候选基因主要在分裂活跃的组织和器官中表达，而且野生型中的表达量明显高于突变体。AB图9 ZmCRP在突变体和野生型叶片和根中的表达图 ZmCRP在突变体和野生型不同时期胚乳中的表达 7、候选基因的表达分析二、玉米粒厚候选基因的克隆与功能分析ZmCRP过表达过表达 CK 图 ZmCRP过表达载体的遗传转化8、候选功能分析ZmCRP 过表达可以导致拟南芥籽粒增大。图 ZmCRP 洋葱表皮的亚细胞定位二、玉米粒厚候选基因的克隆与功能分析 农大农大108群体群体 豫玉豫玉22群体群体 V671和美和美C群体群体 二、玉米粒厚候选基因的克隆与功能分析9、候选基因与定位产量性状数量基因的整合mi

9、R164的结合的结合位点？位点？二、玉米粒厚候选基因的克隆与功能分析10、候选基因的可能miRNA调控机制？注：注：1是根尖，是根尖，2是伸长的根，是伸长的根，3是幼叶，是幼叶，4是成熟叶是成熟叶图图 miR164在在B73和突变体不同组织中的表达和突变体不同组织中的表达二、玉米粒厚候选基因的克隆与功能分析10、候选基因的可能miRNA调控机制？序列分析结果序列分析结果表明候选基因与表明候选基因与水稻控制籽粒大水稻控制籽粒大小的小的GS8具有相似具有相似的功能的功能。二、玉米粒厚候选基因的克隆与功能分析二、玉米粒厚候选基因的克隆与功能分析Mi164表达量上升或有效结合表达量上升或有效结合候选基

10、因表达量降低候选基因表达量降低细胞分裂周期变慢细胞分裂周期变慢组织器官细胞数目减少组织器官细胞数目减少？二、玉米粒厚候选基因的克隆与功能分析miR164的抑制表达的转化？候选基因及其上下游基因的遗传转化1、玉米弱势籽粒灌浆候选基因的克隆、玉米弱势籽粒灌浆候选基因的克隆三、玉米籽粒其它突变候选基因的克隆灌浆35天籽粒灌浆45天籽粒三、玉米籽粒其它突变候选基因的克隆1、玉米弱势籽粒灌浆候选基因的克隆、玉米弱势籽粒灌浆候选基因的克隆2、玉米弱势籽粒灌浆候选基因的克隆、玉米弱势籽粒灌浆候选基因的克隆三、玉米籽粒其它突变候选基因的克隆3、玉米籽粒容重突变候选基因的图位克隆、玉米籽粒容重突变候选基因的图位克隆三、玉米籽粒其它突变候选基因的克隆BC1果穗正常籽粒与突变籽粒及其电镜扫描图片（果穗正常籽粒与突变籽粒及其电镜扫描图片（600倍）倍）三、玉米籽粒其它突变候选基因的克隆3、玉米籽粒容重突变候选基因的图位克隆、玉米籽粒容重突变候选基因的图位克隆 课题研究得到了国家自然科学基金重大研究计划、973、863等项目的资助！玉米籽粒厚度候选基因的克隆与功能分析玉米籽粒厚度候选基因的克隆与功能分析王洪秋、赵展、王银菊王洪秋、赵展、王银菊 玉米弱势籽粒灌浆基因的克隆玉米弱势籽粒灌浆基因的克隆王雅菲、许诚王雅菲、许诚 玉米籽粒容重基因的克隆玉米籽粒容重基因的克隆马指挥、张芳芳马指挥、张芳芳