【摘 要】
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涝渍胁迫给我国南方春玉米生产造成了较大损失。发掘玉米耐渍关键基因,解析其功能及分子作用机理,为揭示玉米耐渍性形成的分子机制积累了新的生物学知识,为耐渍性遗传改良提供了新的基因资源与理论指导。课题组构建了玉米突变体库,并从中筛选出涝渍敏感突变体γ2214。本研究以γ2214为材料,以期发掘导致γ2214突变体耐渍能力降低的目的基因。研究取得了以下主要结果:（1）涝渍胁迫使突变体的第1叶早衰。对突变体
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涝渍胁迫给我国南方春玉米生产造成了较大损失。发掘玉米耐渍关键基因,解析其功能及分子作用机理,为揭示玉米耐渍性形成的分子机制积累了新的生物学知识,为耐渍性遗传改良提供了新的基因资源与理论指导。课题组构建了玉米突变体库,并从中筛选出涝渍敏感突变体γ2214。本研究以γ2214为材料,以期发掘导致γ2214突变体耐渍能力降低的目的基因。研究取得了以下主要结果:（1）涝渍胁迫使突变体的第1叶早衰。对突变体γ2214和野生型的叶绿素含量进行分析,结果显示,涝渍处理后,突变体γ2214的总叶绿素含量下降了82.03%,叶绿素a、叶绿素b含量分别下降了81.94%和82.6%;台盼蓝染色处理显示,涝渍胁迫后突变体叶片上着色面积更大,颜色更深。q RT-PCR结果表明涝渍胁迫后突变体中植物滞绿基因NYE1和衰老相关基因SAG12的m RNA水平显著上升。（2）涝渍胁迫破坏了突变体第1叶的活性氧平衡。涝渍胁迫后,突变体第1叶内H2O2和O2-的含量相较于对照组各上升了24.38%和32.2%;抗氧化酶系统中的过氧化氢酶、过氧化物酶、抗坏血酸过氧化物酶、超氧化物歧化酶和谷胱甘肽还原酶的活性也分别高于对照组36.57%、34%、18.3%、54%和29.51%。（3）突变体在涝渍胁迫下细胞稳态失衡。涝渍胁迫后,突变体第1叶中反应膜脂过氧化程度的丙二醛含量相较于野生型提高了40%,可溶性糖含量则比野生型低67.95%,而野生型内体现抗逆能力的脯氨酸含量在涝渍后相较于突变体上升了31%。（4）突变体对乙烯敏感。喷施外源乙烯后,γ2214第1叶出现早衰现象,与涝渍胁迫后表现的性状一致,而野生型叶片未出现变化;ACC的含量测定结果表明突变体γ2214第1叶中的ACC含量（3.56 ng/g）显著性高于野生型（2.88 ng/g）。离体叶片培养实验也表明相较于野生型,γ2214在100μL/L的外源乙烯处理下表现出叶片变黄的早衰现象。（5）γ2214目的基因的精细定位。将γ2214突变体与自交系Qi205杂交获得F1,将F1自交构建F2代分离群体。用173株F2植株验证分离比,发现涝渍正常型和涝渍敏感型比例为130:43,符合3:1的分离比（X~2＜3.84）,表明γ2214突变体为单基因隐性突变。将F2代中40份涝渍正常型的DNA和35份涝渍敏感型叶片DNA组成两个混池,同时以两个亲本突变体γ2214和自交系B73分别构建亲本DNA混池,通过BSA技术,将该突变基因初步定位在4号染色体的85.93-178.97Mb的区段内。随后设计20对SNP标记和16对In Del分子标记进行进一步的精细定位,将区间向右移动并缩小至4号染色体的180.06-181.1Mb的1.04Mb区间内,该区间共包含29个基因。以上结果表明,γ2214是一个涝渍敏感突变体,在两叶一心期涝渍处理120 h后出现第1叶发黄、细胞死亡的表型,该表型可能是由于突变体内乙烯合成前体ACC含量过高导致乙烯含量过高,从而诱导第1叶衰老,伴随出现的变化包括MDA含量增加,可溶性糖和脯氨酸含量降低,H2O2和O2-含量增加以及抗氧化酶的活性增加。通过遗传分析得知该突变是由单基因隐性突变所致,最终通过BSA分析结合精细定位,将该基因所在区间缩小至4号染色体180.06-181.1 Mb的区段内。
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