玉米光周期敏感性主效QTLqDPS10近等基因系构建及精细定位

光周期敏感性是热带玉米种质在温带地区利用的主要限制因素。本课题组利用温热组合衍生的重组自交系群体对光周期敏感性进行了初步定位，结果表明：控制玉米光周期敏感性的主效QTL位于第10染色体10.04区域，贡献率为32.8%，控制长日环境下的散粉期积温、株高和叶片数等性状也位于该位点，其贡献率达20%以上，表明该位点包含重要的光周期敏感性基因。本项目拟开展以下工作：1.构建玉米光周期敏感性主效QTL qDPS10的近等基因系；2.进一步用近等基因系群体对qDPS10位点进行验证和效应估计；3.构建足够大的分离群体，在目标区域开发分子标记，筛选重组单株，逐步缩小目标区域，实现对qDPS10的精细定位；4.利用生物信息学方法，预测并确定候选基因。本研究将为热带玉米种质的合理有效利用以及分子标记辅助选择提供理论依据，为玉米光周期敏感性基因的图位克隆奠定基础，对开花的光周期途径的分子解析具有重要意义

光周期敏感性是热带玉米种质在温带地区利用的主要限制因素。课题组以对光周期敏感的热带自交系CML288为供体亲本，以对光周期钝感的温带自交系黄早4为轮回亲本，通过回交或自交，分别获得BC3F1、BC3F2、BC4F1、BC5F1、BC5F2、 BC6F1及BC7F1等一整套光周期敏感性主效QTL qDPS10的近等基因系衍生的群体，成为具有自主知识产权的研究材料群体，为今后开展光周期敏感性主效QTL的图位克隆、功能分析、互作效应研究、光周期途径基因网络的探索等创新性研究搭建了良好的材料平台；利用qDPS10的近等基因系材料，分别构建了包含4534 个单株的BC4F1群体，包含6793个单株的BC5F1群体，包含9275个单株的BC6F1群体，包含21173个单株的BC7F1群体等大规模的分离群体，分别从这些群体中筛选到36、31、45、43个交换单株，利用交换单株当代及后代的田间表型，结合基因型结果，逐步对光周期敏感性主效QTL qDPS10进行精细定位；通过生物信息学手段，在已公布的玉米基因组中搜索目标区段内的BAC序列，利用SSRhunter软件搜索这些BAC序列中的SSR位点，利用引物设计软件Primer 5.0来设计引物，在目标区域内共开发了369个分子标记，筛选双亲间有多态性的SSR标记41个，用于对交换单株进行基因型检测，逐步实现了光周期敏感性主效QTLqDPS10的精细定位，将目标区域限定在分子标记SSR559和SSR1008之间，两个标记间的物理距离为130kb；利用生物信息学方法，预测130kb范围内所包含的基因，该区间共预测到4个基因，其中一个编码CCT结构域，两个是转座因子，一个是假基因，因为许多重要的开花时间基因如拟南芥CO基因、TOC1基因、水稻hd1基因和Ghd7基因中都包含重要的CCT结构域，因此最终确定编码CCT结构域的序列为候选基因。基于本研究内容已发表论文4篇，其中SCI 3篇，国内重要期刊1篇。另外，还有1篇SCI文章正处于第二轮审稿阶段，有望近期发表。基于本项目最终研究结果的论文正在撰写过程中，预期发表在影响因子5.0以上的SCI期刊上。本研究搭建了深入研究玉米光周期敏感性的材料平台，对玉米光周期敏感性主效QTL qDPS10进行了精细定位，初步确定了候选基因为CCT，为进一步揭示玉米光周期敏感性的分子机理奠定了基础。