Mu转座子介导叶色突变的遗传分析及基因网络构建

玉米叶色变异影响光合作用和玉米产量。Mutator（Mu）转座子介导的玉米叶色突变体将为研究叶色形成的遗传控制提供良好材料。本研究拟以本课题组已获得的Mu转座子介导的叶色突变体为基础材料，进一步创制叶色突变体。对采用MuTAIL-PCR技术获得的突变体侧翼序列，将基于侧翼序列克隆的靶序列，开发靶位点Mu转座子插入突变特异性引物；叶色突变体与正常系杂交分析突变性状的遗传；亚细胞学研究解析叶绿体与突变性状的关系；突变系之间杂交创制双突变体，以及在大群体中利用已开发的特异性引物选择双突变体；研究基因互作关系，同时结合靶位点生物信息学功能注释，构建基因互作网络。控制玉米叶色形成的相关基因克隆及其互作关系研究，将极大丰富和加深对玉米叶色形成遗传机制的认识，为提高玉米光合效率和玉米产量提供依据。

课题组对综31和MuDR因子诱变的M2代870个家系和M3代36个家系近25 000单株的考察，获得遗传稳定的白化突变体17个家系，利用Mu-TailPCR方法获得了14个可能与叶绿素合成及光合作用有关的靶位点序列，基于MaizeGDB的B73序列进行Mu插入靶位点标记开发，验证了14个突变位点是由Mu因子的转座插入所致；对14个靶位点进行了功能预测，经KEGG（http:// www. genome.jp/kegg/）构建了白化产生的5个可能的代谢途径；对含8个Mu插入位点的M2杂合子与综31杂交，再以综31为轮回亲本回交到BC3F1代，对其自交后的BC3F2群体的表型及基因型进行了遗传学分析，结果显示：8个Mu因子插入家系的基因型分离符合1:2:1的分离，白化突变是由隐性单基因控制的；TEM切片透射电镜的亚显微结构和叶片叶绿素含量的研究均证明了zmMual9靶位点功能与叶色突变的相关性；Illumina测序法、改良MuTAIL-PCR法和改良Mu-AFLP法获得的Mu因子插入靶位点再次分别确认了zmMual 1、zmMual 2和zmMual 6位点的Mu因子插入和遗传真实性；以改良的Mu-AFLP法扩增叶片早衰突变回交群体DNA，建立了插入靶位点的基因型与ADH（Alcohol Dehydrogenase，ADH）酶活、耐渍表型共分离，获得了候选“RTN4IP1”基因。　　. 项目阶段性研究成果体现：1）构建了白化突变产生的代谢途径；2）构建了具独立知识产权分离MuDR插入侧翼序列的Mu-TailPCR和Mu-AFLP的技术体系；3）验证了反向遗传学方法在Mu转座子标签技术应用中的可行性和有效性。