玉米Ga1-S基因的精细定位及其相关基因的分子克隆

配子体基因是影响单倍体配子有性传递的遗传因子，目前在玉米上发现两个单向杂交不亲和为100%的配子体基因，Ga1-S是其中之一，它来自于爆裂玉米。马齿和硬粒等普通玉米均不含有Ga1-S基因，用含有Ga1-S的爆裂玉米给普通玉米授粉可正常结实，反交则不结实。在理论上，Ga1-S是研究玉米传粉授精过程中基因互作和信号传导及不亲和机理的珍贵突变体；在实践上，Ga1-S基因可作为不同类型玉米生物学隔离的工具。本研究目的有二：一是利用SSR、SRAP、MFLP、AFLP和SNP等多种分子标记技术，寻找与Ga1-S基因紧密连锁的多态性分子标记，并通过[w22 ×(w22 × w22/Ga1-S)]BC1F1代分离群体构建Ga1-S的精确遗传图谱，为快速高效利用并图位克隆该基因奠定坚实的基础。二是以Ga1-S基因的近等基因系w22和w22/Ga1-S为材料，采用基因差异表达技术，分离与Ga1-S相关的基因

玉米Ga1-S基因是玉米中为数不多的单向杂交不亲和彻底的配子体基因，该基因对研究高等植物雌雄配子识别、信号传导以及玉米生物学隔离等具有重要的理论和实践意义。通过三年的努力，本项目按时超额完成了《玉米Ga1-S基因的精细定位及其相关基因的分子克隆，项目号30971788，2010-2012》中预期的目标和任务，取得的主要成果如下：一是利用多个不同的BC1F1回交分离群体，首次将Gal-S精细定位在玉米第四染色体上一个58kb的区段内，该区段只有一个候选基因；二是开发了10对与Gal-S紧密连锁的分子标记，用于分子标记辅助育种；三是对国内外148个玉米自交系进行了杂交测定，结果表明Gal-S对绝大多数玉米自交系（145份）具有100%的杂交不亲和性，只有3份自交系可穿透Gal-S基因的花丝障碍授精结实；四是摸清了杂交不亲和的过程，结果表明，杂交不亲和花粉可以在Ga1-S柱头上萌发伸长，但不能延伸到子房基部；五是通过对4个BC1F1群体的遗传分析，证明了Ga1-S由一对显性核基因控制；六是对玉米花粉与花丝早期互作蛋白在蛋白质组水平上进行了研究，发现了与Ga1-S相关的上下调基因/蛋白。上述结果分别发表在《TAG》、《Acta Agronomica Sinica》、《中国农业科学》和《作物学报》上。项目实施期间，共培养了硕士生1名，博士生1名。项目经费基本上按预算分配支出，结余268.9元。