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玉米是世界上成功利用杂种优势的农作物,其株高和穗位高表现出较强的杂种优势,被认为是研究杂种优势的模式性状,同时穗位高又与玉米抗倒伏能力密切相关。穗位高主要由穗下不同节间长和伸长节间数构成,其中穗下不同节间长表现出明显不同的杂种优势。本研究以我国生产上常用的4个玉米优良杂交种及其亲本为材料,采用Solexa深测序和2-DE技术,结合生物信息学分析的方法,对玉米穗位高相关的mi RNA及其靶基因和节间相关蛋白进行了分析;并利用实时荧光定量PCR对与穗位高相关的mi RNA和靶基因进行了表达分析,目的在于揭示玉米穗下节间长的杂种优势形成的遗传机理,为抗倒伏玉米新品种的选育提供理论依据。主要研究结论如下:1.对3个优良玉米杂交种不同穗下节间长的杂种优势分析可以看出,不同穗下节间长的杂种优势存在显著差异,穗下第7、8、9节间长具有较强的杂种优势,其中第9节间的杂种优势大于第8节间,第7节间的杂种优势最小。2.通过Solexa深测序,发现不同的mi RNA家族在浚单20的相对丰度存在显著变异,在自交系浚9058中有超过10,000,000拷贝的mi R168,也有仅1个拷贝的mi R393b,这些差异表明不同mi RNA在同一组织的表达水平具有多样性。mi RNA的表达模式主要为超低亲表达,其次为超高亲表达,说明mi RNA的超亲表达模式可能与玉米穗下节间长杂种优势的形成有关。用ps RNATarget软件对99个保守的mi RNA序列进行靶基因预测,共预测到246个mi RNA靶基因,其中大部分靶基因的编码产物为转录因子(101/246),其次是信号转导因子(28/246)和发育因子(27/246)。本研究同时发现8个新的mi RNA,其靶基因最多的为转录后调控因子(7/52)和应激反应因子(7/52)。检测靶基因的表达谱,发现许多靶基因显示出与mi RNA相同的表达趋势,但有一些靶标,包括Tn1,T169a和T172a-d,未检测到明确相反的表达模式。这些结果说明除了相应的mi RNA,靶基因的表达可能还受其它因素的调节。3.通过对2-DE分析,发现大量差异蛋白的表达量接近中亲值,暗示蛋白的中亲表达模式可能与玉米株高杂种优势的形成有关。通过发现在三个杂交种中有4个蛋白点在杂交种中表达量为0,在亲本之一或双亲中有较高表达,说明这些基因的负调控可能与穗下节间长杂种优势形成有关。对ESI/MS/MS质谱鉴定得到的66个差异蛋白点的功能进行注释,发现与代谢有关的蛋白点最多,达到49个,其次是与遗传信息处理有关的蛋白为5个。差异蛋白参与的代谢途径包括丙酮酸代谢、磷酸戊糖途径、氨基酸的生物合成、次级代谢产物的合成、蛋白质的代谢、RNA的降解等代谢途径。此外,检测到7个蛋白(共计18个蛋白点)具有2个及以上蛋白点,说明这些蛋白存在翻译后修饰,推测蛋白的翻译后修饰,可能也参与玉米穗下节间伸长杂种优势的形成。综上所述玉米穗下节间长杂种优势的形成是一个复杂的生长发育过程,可能受多种代谢途径的影响。在mi RNA水平上,由于杂交种中一些关键mi RNA表达量的降低,促进转录因子的合成,进而促进功能基因的表达,同时杂交种比自交系的代谢通路更为完善,从而表现出杂种优势。