玉米淀粉合成调控基因的挖掘及功能分析

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2、申请学位口类级别；农学博壬专业名称；作物生物技术研巧方向；作物发育与逆境分子生物堂＿？所在学院＝牛命科举学院（Ｖ咎雜華员矣丰席：２０１５年６月．独创性声明本人声明所早交的论义是巧个人化导师指导下进化的研究工化及取得的研究成果，，论文中不包含其他，尽我所知除了文中特别加化标注和致谢的地方外人己经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得安徽农业火学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料？。我同工作的同志对本研究所做的巧何贡献均已化论义中作了明确的说明并表示了谢意。：＾＾曰；■

3、年＾研巧生签名时间＞月４＾—之ｏｉＴ关于论文使用授权的说明本人完全了解安徽农业大学有关保留、使用学位论义的规定，影目［］：学校有权保留送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅，可化采用印、缩印或媒扫体描等上复制手段保存、汇骗学位论文。同意安徽农业大学可Ｌ义用不同方式巧不同保发密表、传播学位论文的全部或部分内容。（的学位论文在解密后应遵守此概议）研〇究生答名：■时间：立〇在年＾月（口４／－＾第一次＝导师签名：／年各月户日２＾皆＾！ｊｆ摘要玉米是全世界种植最广泛的作物，同时也是近十年来年产量高的谷类作物，

4、高于水稻和小麦，在人类的各类生产生活中扮演着越来越重要的角色，它不仅是主要的粮饲作物，更是各类生产中主要的淀粉来源，淀粉根据结构不同分为直链淀粉和支链淀粉，高直低支或高支低直的淀粉在各领域中分别发挥着重要的作用。普通玉米中直链淀粉的含量一般约为25%，支链淀粉约为75%，如何调节和改善直链和支链淀粉含量的平衡度，需要深入开展对淀粉生物代谢途径的研究，不仅对完善淀粉代谢途径有重要的理论意义，而且对有效的控制淀粉合成途径改善淀粉含量和品质具有重要的实践意义。本实验通过基因组关联分析的方法筛选出与淀粉合成相关的基因，对这些基因的进行了表达模式分析。对ZM-L

5、EGF基因启动子进行功能分析，并通过过量表达技术对玉米ZmbZIP91基因在淀粉合成代谢途径中的功能以及作用机制进行了研究，共获得以下主要成果：（1）通过直链淀粉和总淀粉的极端性状与87份重测序材料的SNP数据关联分析和直链淀粉和总淀粉形状与转录组测序筛选得到的36个转录因子候选基因关联分析，共筛选得到了7个相关基因，并对其中6个基因做了表达模式分析其中4个基因在胚乳中特异性表达。（2）对通过GUS组织化学染色和GUS荧光定量对玉米ZM-LEGF基因启动子以及筛选片段的功能进行分析发现，随着启动子的序列变短，驱动GUS基因表达的位置和活性都发现变化；位

6、于-140~+41区域对启动子驱动基因表达的一段关键性序列；该功能最强的启动子活性元件位于-273~-140区域中，即pZM-LEG6。我们又进一步对pZM-LEG6T2代转基因水稻的不同发育阶段的组织进行GUS染色分析，发现该启动子只在营养器官中表达，不在种子中表达。（3）亚细胞定位实验发现，ZmbZIP91基因与GFP融合表达蛋白定位在P小体中，且通过在线网站分析发现，该基因无核定位序列也无信号肽，说明该基因无法入核表达，不能正常的参与对功能基因的表达调控；酵母单杂实验结果显示，玉米ZmbZIP91基因能与已知玉米淀粉合成相关基因ZmAGPL1、Z

7、mBEIIa、pZmISA2、ZmSSIV、ZmGBSSIIb和ZmSSI相互作用，表明该基因可能参与淀粉合成过程。（4）过量表达玉米ZmbZIP91基因后的转基因水稻株，除籽粒有变化外，其他表现没有明显差异。对水稻17个淀粉合成相关基因分析发现，转基因种子的表达量总体低于野生型；对籽粒外部表型进行研究发现，转基因植株的籽粒的长度几乎不变，而宽度明显小于野生型和空载体，较野生型降低了12.28%，千粒重随之也小于野生型和空载体，较野生型降低了16.16%；对籽粒淀粉含量分析发现，转基因种子的总淀粉含量明显低于野生型和空载体，较野生型最大均差I值达6.9

8、6%；直链淀粉含量较野生型和空载体低，较野生型最大均差值为21.83%；对籽粒淀粉结构分析显示