玉米花序发育基因AFP1的定位及功能研究

玉米花序的正常发育是玉米产量的根本保证.鉴定和挖掘调控花序模式建成的基因和代谢通路将有助于揭示花序发育的分子机制,为提高玉米产量提供理论指导.本研究从Mo17 背景的EMS突变体库中筛选到一个玉米花序发育模式改变的材料,命名为altered flower pattern 1(afp1).表型鉴定结果发现,afp1 雌穗产生一系列侧生分枝、且无花丝形成;雄穗上侧生小穗数量显著增多.遗传学分析表明,afp1 性状受一对隐性核基因控制.利用afp1 与B73构建的 F2 分离群体进行连锁分析,该基因被定位在第 7 号染色体分子标记 M150～M176 之间.利用该区间内新开发的 14 对多态性标记进行精细定位,afp1 被限定在分子标记M1722 和M1725 间约 300 kb的范围内,其间包含一个已知调控玉米花序发育基因BD1(Branched silkless1).通过测序发现,afp1 的BD1 发生一处C-T的变异,引起BD1 蛋白的第 67 位精氨酸(R)变为色氨酸(W),该突变位于保守的功能域ERF/AP2 上.对发育早期的野生型与afp1 雌穗进行RNA-seq分析后发现,afp1相比野生型存在274个差异表达基因(differentially expressed genes,DEGs),其中56.20%基因表达下调,43.80%基因表达上调.通过KEGG分析发现,差异表达基因富集到多种代谢通路,其中富集到植物激素信号转导途径中的 83.30%基因表达量都显著下调,说明afp1 可能通过影响激素信号从而改变花序发育模式.