高油玉米籽粒含油率高達(dá)25%以上（較llinois高油玉米含量率高5個(gè)百分點(diǎn)，是由廣西大學(xué)、廣西益寶油料玉米開發(fā)有限公司和南寧桂福園農(nóng)業(yè)有限公司共同選育的高油玉米雜交種華健1號選育而來），解析其形成的遺傳分子機(jī)理對下一步高油玉米育種和遺傳改良具有積極促進(jìn)意義。首先利用B73×高油玉米的F2:3分離群體、BSR-seq及基因等位性測驗(yàn)技術(shù)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)su1和sh2-R分別提高玉米籽粒含油率4.20個(gè)百分點(diǎn)和7.66個(gè)百分點(diǎn)。序列分析發(fā)現(xiàn)su1基因突變體在第13外顯子第145個(gè)核苷酸處發(fā)生T-C（Trp-Arg）突變，而sh2-R基因突變體在第二內(nèi)含子中有5451 bp的插入、在第七外顯子第121個(gè)核苷酸之后有49442 bp的插入變異，且從第七外外顯子的第121個(gè)堿基到第20外顯子間發(fā)生倒位突變。根據(jù)這兩個(gè)基因的關(guān)鍵突變位點(diǎn)開發(fā)了基因功能性KASP標(biāo)記，能夠成功區(qū)分183份玉米材料中su1su1Sh2Sh2、Su1Su1sh2sh2和su1su1sh2sh2不同突變類型。
利用含油率相差6.14個(gè)百分點(diǎn)的兩個(gè)高油玉米構(gòu)建的F2:3分離群體和BSA-seq定位技術(shù)鑒定到另外88個(gè)與玉米籽粒油含量相關(guān)的QTL,其中16個(gè)與先前報(bào)道的玉米油相關(guān)QTL重疊。RNA-seq分析發(fā)現(xiàn)兩個(gè)高油型甜玉米與兩個(gè)非高油型甜玉米間的差異表達(dá)基因顯著性富集于亞油酸代謝，氰基氨基酸代謝，谷胱甘肽代謝，丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代謝以及氮代謝途徑。基于以上分析結(jié)果篩選BSA-seq定位區(qū)間內(nèi)的高油候選基因。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)候選基因GRMZM2G176998（WD40類β-螺旋重復(fù)蛋白）、GRMZG2G021339（homeobox轉(zhuǎn)錄因子）和GRMZM2G167438（3-酮?；?CoA合成酶）的KASP標(biāo)記與分離群體中單株的籽粒含油量顯著相關(guān)；候選基因GRMZM2G099802（GDSL家族酯酶/脂肪酶）催化三酰甘油合成的最后一步，在兩個(gè)高油型甜玉米中的表達(dá)水平顯著高于兩個(gè)非高油型甜玉米（T9和SH251）。g
這項(xiàng)工作得到了北京市農(nóng)林科學(xué)院青年基金（QNJJ202028）、院創(chuàng)新能力建設(shè)項(xiàng)目（KJCX20210423）和北京市創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)（BAIC02-20223）項(xiàng)目的資助。副研究員駱美潔博士，盧柏山研究員和史亞興研究員為共同第一作者，趙久然研究員和王榮煥研究員為通訊作者。
原文鏈接：https://doi.org/10.3389/fpls.2023.1168216
2023年5月15日
來源：北京市農(nóng)林科學(xué)院
