玉米对生性状候选基因Op121克隆及功能分析

玉米对生叶序突变体是发育生物学研究的好材料,蕴藏着高产的潜力。通过SSR分子标记定位和cDNA芯片技术分析获得了位于玉米第二连锁群umc1028与bngl1031标记间的未知功能的差异表达对生位点Opl候选基因Opl21。本项目通过对对生材料候选基因Opl21全长cDNA克隆及该基因在互生和对生背景下的过量表达和RNAi抑制表达,分析过量表达与RNAi转基因株叶序及形态变化,探讨转基因株候选基因Opl21表达水平与顶端分生组织细胞分裂素含量及叶序形态变化的关系以及Opl21基因过表达和干涉对其它4个差异表达基因的影响,明晰候选基因Opl21在玉米叶序等发育中的功能。该基因功能研究国内外未见报道,其研究结果对揭示玉米叶序发育和转换的分子机制,创新和丰富植物叶序发育的理论,培育高产对生玉米新品种具有重要理论意义和应用价值。

本研究对基因Opl21进行了生物信息学特征分析，发现该基因与谷子双元反应调节蛋白ADO51647.1具有较高的同源性，可能在细胞分裂素代谢过程中发挥着重要的作用，启动子顺式作用原件分析结果显示，在其启动子区域发现了多个与激素(生长素、赤霉素等)和光信号诱导相关的作用元件，证实其在植物的激素信号识别及传导过程中可能具有重要的作用，与前期对生叶序发生的生理学研究结果较为一致。通过荧光定量分析，提取対互生玉米生长点的RNA进行反转录PCR, 荧光定量PCR进行分析表明，opl21基因在对互生中表达量有差异，其在对生叶序玉米中过量表达，荧光定量PCR检测基因表达的变化与转录组数据高度一致，进一步证实opl21基因在对生互生叶序玉米中存在差异。根据玉米B73数据库公布的基因序列设计了候选基因opl21基因的特异性引物，以対互生玉米生长点提取的RNA并反转录的全长cDNA为模板，扩增OPl21基因，结果显示在对生和互生中都获得了目的条带，大小为786bp，经测序和氨基酸序列比对，发现在H4D和H4d中基因opl21同源性为98.85%，氨基酸序列上的差异可能与玉米叶序对生变异具有密切关系。.围绕项目研究，发表SCI论文3篇，培养博士研究生1名，培养硕士研究生2名，项目主持人获2013年度安徽省科技进步二等奖1项、2013年度农业部农牧渔业丰收奖合作奖1项，2014年度入选安徽省学科带头人后备人才。综上所述，项目研究达到预期目标，符合结题要求。