玉米种子萌发相关基因cupin的克隆及关联分析

发芽率是影响种子质量和玉米产量的一个重要因素，而基因型对种子发芽率具有决定性作用，因此克隆玉米萌发过程的基因并阐明其遗传机制对玉米生产具有重要意义。课题组前期通过蛋白质组学分析，发现一个在多个优良玉米杂交种及其对应亲本中特异表达的蛋白，质谱分析和基因功能注释结果表明该基因属于cupin基因家族，对种子萌发具有调控作用。本研究拟对玉米的cupin蛋白编码基因进行克隆和序列分析，进而通过130份玉米自交系中检测该基因的序列变异，并获得整个关联群体（500多份）目标基因的核苷酸多态性信息。通过关联分析方法，剖析自然群体种子的发芽率特性与cupin基因多态性信息之间的关系，发掘基因内直接影响发芽率表型的核苷酸序列变异，开发基因内的功能标记，为选育发芽率高的玉米新品种提供理论依据。

种子的萌发和整齐一致的出苗是确保产量的关键，Cupin蛋白是在种子萌发过程检测到的一个差异表达蛋白。本研究通过关联方法分析了该蛋白编码基因内的功能多态性变异。连锁不平衡分析结果表明该基因的衰减很快，衰减距离约300bp，在进化过程中可能并没有受到人工选择的影响。Cupin基因有5个外显子编码523个氨基酸。1-24个氨基酸为Cupin蛋白的信号肽区域，其中7-22个氨基酸是该蛋白的跨膜结构域，329-478个氨基酸是一个典型的Cupin结构域。位于第5个外显子上的Cupin结构域中有一个18bp插入/缺失突变与种子的发芽势性状显著关联，可能通过改变Cupin结构域的桶状折叠影响Cupin蛋白与G蛋白ɑ亚基的互作，从而影响种子的发芽势。