农业生物技术学报

作者：赵星晨, 单大鹏, 刘学, 张林

单位：1 东北农业大学 农学院,哈尔滨 150030; 2 黑龙江省农业科学院 绥化分院,绥化 152052; 3 中国农业科学院 作物科学研究所,北京 100081

关键词：玉米驯化,颖壳,图位克隆,转录组测序,

基金：国家重点研发计划项目(2022YFD1201805)

现代栽培玉米(Zea mays)与其野生祖先大刍草(Z. mays ssp. parviglumis)的颖壳差异明显,驯化过程中强烈的人工选择使颖壳长度和硬度均显著变小。颖壳在自然环境下可以有效的防止雨水天气引发的病原菌入侵,并且起到抗虫的作用。本研究鉴定到1个雌穗颖壳伸长的自然变异突变体Eg1 (elongated glume 1)。通过表型观察,发现Eg1突变体的雌穗颖壳长度显著大于野生型,而雄穗颖壳并无明显差异。细胞学分析显示,Eg1的颖壳伸长是由雌穗颖壳的细胞数目增多引起的,而细胞面积与野生型无明显差异。遗传分析表明,Eg1突变体的性状受显性单基因控制。利用图位克隆方法,将EG1基因初步定位在玉米7号染色体约80 kb的区间内,该区间包含8个基因。其中Zm00001eb330490 (ZmERF58)的启动子上游567 bp处插入Harbinger转座子,导致其表达量上升。ZmERF58属于AP2/ERF家族,是典型的核定位转录因子,具有自激活活性。为进一步挖掘EG1基因调控雌穗颖壳发育的遗传途径,对野生型和Eg1突变体的10 cm雌穗颖壳进行转录组测序分析,共筛选出3 264个差异表达基因,其中1 266个基因上调表达,1 998个基因下调表达。GO功能富集分析显示,差异表达基因主要参与DNA转录调控、蛋白质磷酸化和细胞周期等生物学过程;KEGG通路分析表明,差异表达基因显著富集于植物激素信号转导、MAPK信号通路和次级代谢物的生物合成等途径。本研究旨在为EG1基因的后续功能解析提供理论基础。

来源：2025年第11期

《农业生物技术学报》期刊编辑部

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