玉米淀粉合成調(diào)控基因的挖掘及功能分析

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2、申請學(xué)位口類級別；農(nóng)學(xué)博壬專業(yè)名稱；作物生物技術(shù)研巧方向；作物發(fā)育與逆境分子生物堂＿？所在學(xué)院＝牛命科舉學(xué)院（Ｖ咎雜華員矣豐席：２０１５年６月．獨創(chuàng)性聲明本人聲明所早交的論義是巧個人化導(dǎo)師指導(dǎo)下進化的研究工化及取得的研究成果，，論文中不包含其他，盡我所知除了文中特別加化標(biāo)注和致謝的地方外人己經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得安徽農(nóng)業(yè)火學(xué)或其它教育機構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的材料？。我同工作的同志對本研究所做的巧何貢獻均已化論義中作了明確的說明并表示了謝意。：＾＾曰；■

3、年＾研巧生簽名時間＞月４＾—之ｏｉＴ關(guān)于論文使用授權(quán)的說明本人完全了解安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論義的規(guī)定，影目［］：學(xué)校有權(quán)保留送交論文的復(fù)印件和磁盤，允許論文被查閱和借閱，可化采用印、縮印或媒掃體描等上復(fù)制手段保存、匯騙學(xué)位論文。同意安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)可Ｌ義用不同方式巧不同保發(fā)密表、傳播學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容。（的學(xué)位論文在解密后應(yīng)遵守此概議）研〇究生答名：■時間：立〇在年＾月（口４／－＾第一次＝導(dǎo)師簽名：／年各月戶日２＾皆＾?。辏妫崳娬衩资侨澜绶N植最廣泛的作物，同時也是近十年來年產(chǎn)量高的谷類作物，

4、高于水稻和小麥，在人類的各類生產(chǎn)生活中扮演著越來越重要的角色，它不僅是主要的糧飼作物，更是各類生產(chǎn)中主要的淀粉來源，淀粉根據(jù)結(jié)構(gòu)不同分為直鏈淀粉和支鏈淀粉，高直低支或高支低直的淀粉在各領(lǐng)域中分別發(fā)揮著重要的作用。普通玉米中直鏈淀粉的含量一般約為25%，支鏈淀粉約為75%，如何調(diào)節(jié)和改善直鏈和支鏈淀粉含量的平衡度，需要深入開展對淀粉生物代謝途徑的研究，不僅對完善淀粉代謝途徑有重要的理論意義，而且對有效的控制淀粉合成途徑改善淀粉含量和品質(zhì)具有重要的實踐意義。本實驗通過基因組關(guān)聯(lián)分析的方法篩選出與淀粉合成相關(guān)的基因，對這些基因的進行了表達模式分析。對ZM-L

5、EGF基因啟動子進行功能分析，并通過過量表達技術(shù)對玉米ZmbZIP91基因在淀粉合成代謝途徑中的功能以及作用機制進行了研究，共獲得以下主要成果：（1）通過直鏈淀粉和總淀粉的極端性狀與87份重測序材料的SNP數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)分析和直鏈淀粉和總淀粉形狀與轉(zhuǎn)錄組測序篩選得到的36個轉(zhuǎn)錄因子候選基因關(guān)聯(lián)分析，共篩選得到了7個相關(guān)基因，并對其中6個基因做了表達模式分析其中4個基因在胚乳中特異性表達。（2）對通過GUS組織化學(xué)染色和GUS熒光定量對玉米ZM-LEGF基因啟動子以及篩選片段的功能進行分析發(fā)現(xiàn)，隨著啟動子的序列變短，驅(qū)動GUS基因表達的位置和活性都發(fā)現(xiàn)變化；位

6、于-140~+41區(qū)域?qū)幼域?qū)動基因表達的一段關(guān)鍵性序列；該功能最強的啟動子活性元件位于-273~-140區(qū)域中，即pZM-LEG6。我們又進一步對pZM-LEG6T2代轉(zhuǎn)基因水稻的不同發(fā)育階段的組織進行GUS染色分析，發(fā)現(xiàn)該啟動子只在營養(yǎng)器官中表達，不在種子中表達。（3）亞細胞定位實驗發(fā)現(xiàn)，ZmbZIP91基因與GFP融合表達蛋白定位在P小體中，且通過在線網(wǎng)站分析發(fā)現(xiàn)，該基因無核定位序列也無信號肽，說明該基因無法入核表達，不能正常的參與對功能基因的表達調(diào)控；酵母單雜實驗結(jié)果顯示，玉米ZmbZIP91基因能與已知玉米淀粉合成相關(guān)基因ZmAGPL1、Z

7、mBEIIa、pZmISA2、ZmSSIV、ZmGBSSIIb和ZmSSI相互作用，表明該基因可能參與淀粉合成過程。（4）過量表達玉米ZmbZIP91基因后的轉(zhuǎn)基因水稻株，除籽粒有變化外，其他表現(xiàn)沒有明顯差異。對水稻17個淀粉合成相關(guān)基因分析發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)基因種子的表達量總體低于野生型；對籽粒外部表型進行研究發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)基因植株的籽粒的長度幾乎不變，而寬度明顯小于野生型和空載體，較野生型降低了12.28%，千粒重隨之也小于野生型和空載體，較野生型降低了16.16%；對籽粒淀粉含量分析發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)基因種子的總淀粉含量明顯低于野生型和空載體，較野生型最大均差I(lǐng)值達6.9

8、6%；直鏈淀粉含量較野生型和空載體低，較野生型最大均差值為21.83%；對籽粒淀粉結(jié)構(gòu)分析顯示