揭示Newel基因中的多态性，并开发一个有利于育种的功能标记，该基因与玉米（Zea mays）的矮化性状相关

《Journal of Plant Growth Regulation》：Unravelling Novel Polymorphism and Developing a Breeder-Friendly Functional Marker in Dwarf8 Gene Associated with Dwarfism in Zea mays

　　

摘要

培育矮化植物株型是优化植物结构以适应高密度种植的关键策略，从而提高生产力。自“绿色革命”以来，显性的DLLA突变体通过缩短植株高度来改善收获指数。在本研究中，我们通过鉴定九个野生型和一个突变体近交系，揭示了玉米DLLA基因dwarf8（d8）中的一个新多态性。对4651个碱基对长的d8基因进行测序后发现，该基因仅包含一个外显子，而突变等位基因中存在一个独特的G到A的替换（SNP_1458），导致高度保守的DLLA结构域内的甘氨酸被替换为精氨酸。对185个同源基因和旁系基因的序列及基序进行分析后进一步证实，甘氨酸确实是DLLA结构域中高度保守的氨基酸。通过对48个不同近交系的遗传和分子分析（使用八种插入缺失突变和SNP多态性SNP_1458），发现了19种不同的d8单倍型（从hap1到hap19），其中突变等位基因属于hap1类型。为了简化分子育种工作，我们开发并验证了两种育种人员容易使用的功能性标记：(i) 仅针对突变等位基因的SNP标记（MGU-D8mutSNP1458）；(ii) 专门针对G到A突变的CAPS标记（MGU-D8mutCAPS），以有效区分野生型等位基因和突变等位基因。F₁和F₂后代的基因分型结果表明，该SNP突变具有半显性特征：杂合子（D8d8）表现为半矮化植株结构，而纯合子（D8D8）则表现出矮化表型。这一新SNP（SNP_1458）的发现以及高效功能标记的开发，对于旨在培育矮化玉米杂交种的育种计划具有重要意义。这些玉米杂交种通过高密度种植具有巨大的潜力来满足全球的农业生产需求。