玉米tasselseed突变体ts12的遗传分析与分子鉴定

性别决定与玉米雄穗和雌穗发育密切相关,性别决定基因功能研究对性别决定分子机制的解析具有重要意义。利用甲基磺酸乙酯(EMS)处理B73花粉,获得了一个玉米雄穗结实突变体tasselseed12(ts12)。用扫描电镜对ts12突变体雄穗的形态学观察,发现未成熟雄穗长13 mm时,小穗呈现出明显的雌性化特征。利用图位克隆的方法,把ts12定位于分子标记LM4和RM5之间,物理距离约为290 kb,该区间共有9个注释基因,其中包括已报道的性别决定基因Tasselseed2(Ts2)。通过克隆ts12突变体中Ts2基因编码序列,发现Ts2基因编码区第196个碱基鸟嘌呤被替换为腺嘌呤,导致该位点编码的甘氨酸被替换为精氨酸,由此推测该保守位点突变可能是tasselseed表型产生的原因。ts12和ts2等位性测验结果表明所有F1、F2代植株雄穗均可产生花丝,推测ts12是ts2基因一个新的等位突变体。以加外源茉莉酸(JA,1 mmol L^-1)处理ts12突变体,发现处理后的小穗大部分可恢复正常。Ts2基因表达分析揭示在正常植株未成熟雄穗中的表达量最高,其次是未成熟雌穗及叶片中;在ts12未成熟雄穗和雌穗中,该基因的表达量极显著降低。Ts2保守位点的突变及其引起的表达量的降低可能是tasselseed表型产生的原因。