玉米中控制植株矮化的brachytic2（br2）基因的功能标记的分子定位、开发与验证

《Physiology and Molecular Biology of Plants》：Molecular delineation, development and validation of functional markers for brachytic2 (br2) gene governing dwarfing plant height in maize

玉米矮化基因br2的两个新突变体及其分子标记开发研究

　　

摘要

在全球范围内，矮化基因显著提高了谷物的产量。玉米中的隐性brachytic2（br2）基因具有巨大的潜力，能够防止植株倒伏并确保较高的植株密度，从而提高产量。然而，由于育种优先级较低以及人们对高生物量杂交种的需求，br2基因的商业应用尚未得到充分探索。Br2等位基因编码的ATP结合盒（ABC）转运蛋白负责调节极性生长素的运输，其功能紊乱会导致植株矮化。在这里，我们报道了两种新的br2矮化突变体（br2-mutant1和br2-mutant2），通过测序多种自交系的整个7745 bp的Br2基因序列进行了验证，鉴定出该基因中的131个SNP和85个InDels。其中，外显子3第2231 bp处的17 bp缺失以及外显子5处的4763 bp插入（被归类为 LTR逆转录转座子）分别使br2-mutant1和br2-mutant2与野生型区分开来。此外，突变体蛋白质的核苷酸结合结构发生了改变。我们开发并验证了两种适用于育种的基于PCR的功能标记MGU-br2M1和MGU-br2M2，在48种不同的自交系和四个F₂群体中进行了测试，结果显示F₂群体的分离比为1（Br2Br2）：2（Br2br2）：1（br2br2）。另外，利用15个基于基因的InDel标记，明确了48种自交系中的46种Br2单倍型。该研究还发现了25个Br2基因的旁系同源基因。这是首次报道开发和验证br2基因的共显性功能分子标记，这些标记在基因组辅助育种中对于培育矮化玉米杂交种具有重要意义。