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玉米颖壳发育突变体的基因定位及转录组分析

文献类型： 中文期刊

作者： 赵星晨;单大鹏;刘学;张林

作者机构：

关键词： 玉米驯化;颖壳;图位克隆;转录组测序

期刊名称：农业生物技术学报

ISSN： 1674-7968

年卷期： 2025 年 33 卷 11 期

页码：

收录情况： 北大核心（2023版） ; ; CSCD（2025-2026年度） ; ; 科技核心（2024版） ; ; 农林核心（2024版）

摘要： 现代栽培玉米(Zea mays)与其野生祖先大刍草(Z. mays ssp. parviglumis)的颖壳差异明显，驯化过程中强烈的人工选择使颖壳长度和硬度均显著变小。颖壳在自然环境下可以有效的防止雨水天气引发的病原菌入侵，并且起到抗虫的作用。本研究鉴定到1个雌穗颖壳伸长的自然变异突变体Eg1(elongated glume 1)。通过表型观察，发现Eg1突变体的雌穗颖壳长度显著大于野生型，而雄穗颖壳并无明显差异。细胞学分析显示，Eg1的颖壳伸长是由雌穗颖壳的细胞数目增多引起的，而细胞面积与野生型无明显差异。遗传分析表明，Eg1突变体的性状受显性单基因控制。利用图位克隆方法，将EG1基因初步定位在玉米7号染色体约80 kb的区间内，该区间包含8个基因。其中Zm00001eb330490(ZmERF58)的启动子上游567 bp处插入Harbinger转座子，导致其表达量上升。ZmERF58属于AP2/ERF家族，是典型的核定位转录因子，具有自激活活性。为进一步挖掘EG1基因调控雌穗颖壳发育的遗传途径，对野生型和Eg1突变体的10 cm雌穗颖壳进行转录组测序分析，共筛选出3 264个差异表达基因，其中1 266个基因上调表达，1 998个基因下调表达。GO功能富集分析显示，差异表达基因主要参与DNA转录调控、蛋白质磷酸化和细胞周期等生物学过程；KEGG通路分析表明，差异表达基因显著富集于植物激素信号转导、MAPK信号通路和次级代谢物的生物合成等途径。本研究旨在为EG1基因的后续功能解析提供理论基础。

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