周步進（1985-），副研究員，主要從事玉米分子育種研究工作。主持或作為主要成員參與廣西重點研發(fā)計劃項目“熱帶亞熱帶玉米種質(zhì)資源南方銹病抗性精準鑒定、創(chuàng)新及新品種研發(fā)”，廣西自然科學基金項目“一個控制玉米雄穗分枝數(shù)基因TBN-S的克隆及功能分析”“高抗玉米南方銹病基因RppS313B的抗病分子機制研究”“紅麻轉非全長HcPDIL5-2a基因?qū)е滦坌圆挥姆肿踊A研究”等科研項目。育成玉米新品種12個，申報國家發(fā)明專利13項，專利授權11項。在《Frontiers in Plant Science》《In-ternational Journal of Molecular Sciences》《Industrial Crops and Products》《作物學報》《南方農(nóng)業(yè)學報》等國內(nèi)外期刊上發(fā)表學術論文20余篇，其中第一作者或通訊作者論文5篇（SCI收錄論文2篇）。

摘要：【目的】構建玉米雄穗分枝數(shù)極端混池和分子遺傳圖譜，對雄穗分枝數(shù)進行QTL定位，為探究玉米雄穗分枝數(shù)的發(fā)育機制及選育雄穗分枝數(shù)少的品種提供理論參考?！痉椒ā繉⑿鬯敕种ι俚淖越幌礢NM131與雄穗分枝多的自交系HY813組配F2代群體，統(tǒng)計群體各單株的雄穗分枝數(shù)，分析其遺傳模式。從F2代群體中分別挑選33個雄穗分株少的單株和38個雄穗分枝多的單株構建混池，對2個親本和2個子代混池分別展開30×、17×和28×覆蓋度的全基因組重測序，對測序數(shù)據(jù)進行關聯(lián)分析，獲得雄穗分枝數(shù)性狀的定位區(qū)間。利用10K芯片對F2代群體276個單株進行單核苷酸多態(tài)性（SNP）標記分型，所得數(shù)據(jù)用于構建遺傳連鎖圖譜，并結合雄穗分枝數(shù)表型數(shù)據(jù)，利用全基因組復合區(qū)間作圖法（GCIM）進行QTL定位。最后根據(jù)定位區(qū)間對應的B73參考基因組的物理區(qū)段上的基因注釋信息，預測調(diào)控雄穗分枝數(shù)的候選基因。【結果】F2代群體雄穗分枝數(shù)平均7.6個，F(xiàn)2代群體在雄穗分枝數(shù)性狀上偏向母本SNM131，以少雄穗分枝為主。全基因組重測序共獲得1812886個SNP標記和24714個插入缺失標記（InDel），并基于混合分組分析法（BSA）進行雄穗分枝數(shù)性狀分析，最終共獲得6個顯著關聯(lián)區(qū)間，分布于玉米5、8和10號染色體。其中，10號染色體上一個峰值最高的關聯(lián)區(qū)間（物理位置127.61～129.46 Mb），推測為控制雄穗分枝數(shù)性狀的主效位點。構建的遺傳連鎖圖譜包含2944個SNP標記，總圖距3684.3 cM?；谶z傳連鎖圖譜，利用GCIM法共定位到5個QTL，分別分布于1、4、6和10號染色體，單個QTL可解釋1.9%～9.9%的表型變異。主效QTL被定位在10號染色體約0.56 Mb的物理區(qū)間（127.81～128.37 Mb），關聯(lián)區(qū)間包含有15個有中、高功能變異位點的候選基因，其中TBN-S基因編碼磷脂酰乙醇胺結合蛋白（PEBP），屬于TFL1類基因，與花序分生和雄穗分枝數(shù)發(fā)育密切相關?！窘Y論】通過田間表型鑒定、遺傳連鎖圖譜構建和SNP標記定位，將控制玉米雄穗分枝數(shù)的主效QTL定位在10號染色體長臂約0.56 Mb物理區(qū)間內(nèi)，包含15個中、高變異度的基因，預測TBN-S為候選基因。

關鍵詞：玉米；雄穗分枝數(shù)；混池測序；QTL定位；候選基因

中圖分類號：S513.035.3文獻標志碼：A文章編號：2095-1191（2024）05-1249-10

Genes mapping of tassel branch number in maize based on mixed-pool sequencing and genetic mapping

ZHOU Bu-jin，WEI Shao-li，HE Jing-dan，QIN Jia-ming，ZHENG Jia-xing，HUANG An-xia，SHI Cheng-qiao*，WANG Bing-wei*

（Maize Research Institute，Guangxi Academy of Agricultural Sciences，Nanning，Guangxi 530007，China）

Abstract：【Objective】The purpose of the study was to construct the extreme mixing pool and molecular genetic map of maize tassel branch number，and to perform QTL mapping of tassel branch number，so as to provide a theoreticalreference for studying the development mechanism of maize tassel branch number and breeding varieties with less tassel branch number.【Method】Firstly，an F2 population was developed by using an inbred line SNM131 with fewer tassel branches and an inbred line HY813 with more tassel branches.The number of tassel branches per plant in the population was counted and its genetic model was analyzed.Secondly，33 plants with fewer tassel branches and 38 plants with moretassel branches were selected from the F2 population to construct mixed pools.The whole genome re-sequencing of 30×，17×and 28×coverage was carried out on the two parents and two offspring mixed pools，respectively.The sequencing data were subjected to association analysis to determine the mapped region of tassel branch number trait.Additionally，single nucleotide polymorphism（SNP）marker typing was performed on 276 individuals ofF2 population with 10K chip.The data obtained were utilized to construct genetic linkage map，and QTL mapping was carried out in combination with phenotypic data of tassel branch number and genomic composite interval mapping（GCIM）.Finally，the candidate gene determining tassel branch number was predicted based on the gene annotation information on the physical section of the B73 reference genome corresponding to the mapped region.【Result】According to statistics，the average number of tassel branches ofF2 population was 7.6，indicating that the number of tassel branches ofF2 population was generally biased to-wards the female parent SNM131，primarily exhibiting fewer tassel branches.A total of 1812886 single nucleotide poly-morphism（SNP）markers and 24714 insertion/deletion（InDel）markers were obtained by genome-wide re-sequencing，and bulked segregant analysis（BSA）of tassel branch number traits was conducted，resulting in the identification of sixsignificant associated regions distributed across maize chromosomes 5，8，and 10.Among them，an associated region with the highest peak value on chromosome 10（physical location 127.61-129.46 Mb）was judged to be the main locus controlling the number of tassel branches.Besides，a genetic map comprising 2944 SNP markers with a total distance of 3684.3 cM was constructed.Based on geneic linkage map，five QTL were mapped on chromosomes 1，4，6 and 10.Each QTL explained 1.9%-9.9%of the phenotypic variation.The major QTL was mapped in a physical interval of 0.56 Mb（127.81-128.37 Mb）in chromosome 10，which contained 15 candidate genes with medium and high functional mutationsites.The TBN-S gene was related to the development of tassel branch number.【Conclusion】Through field phenotypicidentification，genetic map construction and SPN marker mapping，the major QTL controlling the tassel branch numberin maize is mapped within a range of approximately 0.56 Mb on the short arm of chromosome 10，which contains 15 genes with medium and high mutation.TBN-S gene is predicted as a candidate gene.

Key words：maize；tassel branch number；mixed-pool sequencing；QTL mapping；candidate gene

Foundation items：Guangxi Natural Science Foundation（2023GXNSFAA026314）；Guangxi Innovation Team of China Agriculture Research System（nycytxgxcxtd-2021-04-02）；Guangxi Science and Technology Key Project（Guike AA22068095-6）；Basic Scientific and Research Project of Guangxi Academy of Agricultural Sciences（Guinongke 2021YT019）

0引言

【研究意義】玉米是我國第一大糧食作物，也是養(yǎng)殖業(yè)重要的飼料來源和工業(yè)原料。玉米是一種雌雄同株異花作物，在生長過程中雄穗與雌穗對光合產(chǎn)物存在明顯的競爭關系，頂端優(yōu)勢雄穗的營養(yǎng)物質(zhì)供應高于雌穗（Czepak et al.，2019）。Sangoi等（2006）研究發(fā)現(xiàn)，去除玉米雄穗的植株產(chǎn)量比未去雄植株的產(chǎn)量提高11%～20%。Bódi等（2008）研究雄穗性狀與產(chǎn)量性狀的相關性，結果發(fā)現(xiàn)雄穗重量與產(chǎn)量間呈負相關，推測雄穗大小對玉米產(chǎn)量能產(chǎn)生影響。選育大小適中且分枝數(shù)較少的雄穗，不但有利于增加透光率和光合作用（Guei and Wassom，1996），而且可以減少雄穗對營養(yǎng)物質(zhì)的消耗，使更多的營養(yǎng)物質(zhì)輸入到籽粒中，有利于提高玉米籽粒產(chǎn)量（Xu etal.，2017）。玉米雄穗可分解為多個相關性狀，如雄穗分枝數(shù)、穗重、分枝角度等，其中雄穗分枝數(shù)是一個關鍵性狀，是雄穗大小的主要決定因子。因此，定位玉米雄穗分枝數(shù)相關QTL并解析其發(fā)育機理，對玉米育種和生產(chǎn)具有重要指導意義。【前人研究進展】隨著玉米育種的快速發(fā)展，對雄穗分枝性狀的改良越來越受到重視，國內(nèi)外已有許多利用不同遺傳群體定位玉米雄穗分枝數(shù)的報道，這些QTL被定位在玉米多條染色體的不同區(qū)段上，表型貢獻率0.5%～35.9%。MicKelson等（2002）利用B73和Mo17構建的重組自交系（RIL）群體，定位到6個雄穗分枝數(shù)性狀QTL，這些QTL分布在1、2、3和4號染色體上，其中3個位于2號染色體上，表型貢獻率6.5%～35.9%；Upadyayula等（2006）用一個BC1S1群體定位到2個雄穗分枝數(shù)QTL，其中位于4號染色體的主效QTL能解釋表型變異的11.7%；Briggs等（2007）利用W22與野生大芻草雜交構建的BC1群體，在2個環(huán)境中共檢測到31個雄穗分枝數(shù)QTL，在10條染色體上均有分布，解釋表型變異為0.5%～18.3%；高世斌等（2007）在干旱環(huán)境脅迫下檢測到4個玉米雄穗分枝數(shù)QTL，且位于5和7號染色體的2個主效QTL與同一群體檢測到的耐旱QTL間存在連鎖，各QTL的表型貢獻率變幅為5.6%～28.4%；王迪等（2011）利用齊319×黃早四、掖478個×黃早四2個F2：3群體在6種生態(tài)環(huán)境下共檢測到40個雄穗分枝數(shù)QTL，包括7個主效QTL；Brown等（2011）利用含有4892個單株的玉米巢式關聯(lián)作圖（Nested association mapping，NAM）群體也鑒定出39個雄穗分枝數(shù)QTL，在玉米10條染色體上均有分布；杜宇茜等（2018）利用均勻分布于玉米基因組的10684個單核苷酸多態(tài)性（SNPs）標記進行關聯(lián)分析，高、低2種密度條件下共檢測到26個與其顯著關聯(lián)的SNP位點，分布于除4號染色體外的其余9條染色體上；王賽等（2019）基于玉米10 kb SNP芯片及177個家系的重組自交系群體，在2個環(huán)境下共檢測到24個雄穗相關性狀QTL，單個QTL位點最大可解釋18.66%的表型變異；Li等（2019）利用1個無雄穗分枝的玉米自交系LX1，將其隱性控制基因精細定位在6號染色體長臂末端88.2 kb區(qū)間上，預測Zm00001d 038546為候選基因。【本研究切入點】雖然已有大量玉米雄穗分枝數(shù)的相關研究報道，且大量的QTL已被定位，但大量相關研究仍集中于QTL初定位，很少有相關候選基因被預測。【擬解決的關鍵問題】以雄穗分枝數(shù)少的玉米自交系SNM131為母本，雄穗分枝數(shù)多的玉米自交系HY813為父本，通過雜交和自交獲得F2代群體，再利用混池測序和分子遺傳圖譜相結合的方法定位控制玉米雄穗分枝數(shù)QTL，同時利用生物信息學軟件對候選區(qū)段基因分析確定候選基因，為探究玉米雄穗分枝發(fā)育及選育雄穗分枝數(shù)少品種提供理論參考。

1材料與方法

1.1試驗材料

供試材料為SNM131和HY813，均由本課題組經(jīng)過連續(xù)4年8代自交后獲得穩(wěn)定遺傳的玉米自交系，其中自交系SNM131只有1個雄穗分枝，自交系HY813有19個雄穗分枝。在玉米雄穗分枝數(shù)發(fā)育時期（6～11片葉），分別取SNM131和HY813莖尖分生組織，每個材料包含3個重復，每個重復等量取3株莖尖分生組織混合（Vollbrecht et al.，2005），取樣后液氮速凍-80℃保存，用于轉錄組測序。主要試劑：Quick Plant RNA Isolation Kit（北京華越洋生物科技有限公司）；TruSeq Stranded mRNA Sample Prep試劑盒（美國llumina公司）

1.2田間試驗和性狀調(diào)查

所有田間試驗均在廣西農(nóng)業(yè)科學院玉米研究所明陽基地進行，2020年秋季以玉米自交系HY813作父本，以SNM131作母本組配F1代雜交種，2021年春季種植F1代并進行自交，成熟期按單株收獲果穗。2021年秋季育苗一穗F2代種子，構建了包含281個單株的F2代群體。群體單行種植，行長為6m，每行種植21株，株距和行距分別為0.3和0.7 m，田間管理同普通玉米大田種植。于抽雄前對F2代群體所有單株、2個親本和F1代植株葉片進行取樣，置于-80℃冰箱保存?zhèn)溆?。抽雄期統(tǒng)計上述F2代分離群體各單株的雄穗分枝數(shù)。

2021年秋季種植父本HY813、母本SNM131及其F 1代植株和F2代群體，于抽雄期進行雄穗分枝數(shù)田間數(shù)據(jù)采集，并用于QTL定位。廣義遺傳力（H2）計算公式如下

H2（%）=σg2/（σg2+σe2）×100

式中，σg2為基因型方差，σe2為誤差方差。

1.3極端性狀混池測序與標記分型

從F2代群體中選出雄穗分枝數(shù)≥17個的單株38株和雄穗分枝數(shù)≤2個的單株33株，提取其葉片DNA并調(diào)成同一濃度，分別構建極端性狀混池，再等量混合分別構建野生型混池和突變型混池用于雄穗分枝數(shù)性狀基因定位。將2個親本及2個混池的DNA分別用超聲波打斷，連接測序接頭后用磁珠富集400bp左右的基因組片段，經(jīng)PCR擴增形成測序文庫。文庫質(zhì)檢后用Illumina Novaseq 6000平臺測序，2個親本重測序均為30×覆蓋度，野生型混池和突變型混池分別為17×和28×覆蓋度。測序數(shù)據(jù)質(zhì)控去掉低質(zhì)量數(shù)據(jù)，利用BWA軟件（Li and Durbin，2009）將剩余的高質(zhì)量數(shù)據(jù)比對到參考基因組（https：//www.ncbi.nlm.nih.gov/genome/？term=Zea+mays）序列上，得到序列位置BAM文件。使用GATK 3.3的Best Practices流程（McKenna et al.，2010）進行SNP和小片段插入缺失（Small InDel）標記檢測。利用SnpEff軟件（Cingo-laniet al.，2012）及參考基因組B73的基因預測信息對SNP和InDel進行功能注釋。

1.4基于混合分組分析法（BSA）的雄穗分枝數(shù)性狀基因定位

利用上述獲得的SNP和InDel標記，根據(jù)參考基因組B73的序列信息，篩選父、母本間有多態(tài)性的純合標記。參考Takagi等（2013）的方法分別計算野生型和突變型混池每個SNP和InDel標記的Index值。計算公式為Index=DepM/（DepM+DepW），其中DepM和DepW分別為突變型和野生型等位基因在突變池和野生池中的Reads數(shù)目。隨后計算2個混池Index值的差值，即ΔIndex=Index突變型-Index野生型。為了消除隨機誤差，將各染色體上所有ΔSNP-Index值以1 Mb的距離進行劃窗，以5 kb為步長的方式繪制成圖，以99.9%的置信度作為閾值，超過閾值的滑窗即為性狀關聯(lián)區(qū)間。

1.5遺傳連鎖圖譜構建

利用Affymetrix公司提供10K玉米芯片（Affyme-trix Maize SNP 10K Gene Chip）對276株（剔除2株粗縮病植株和3株青枯病植株）F2代群體及其父、母本進行SNP標記多態(tài)性檢測，獲得0、1、2數(shù)字形態(tài)的標記分型數(shù)據(jù)，用R v3.6.1中的subset命令去除在親本間無多態(tài)的標記，同時刪除缺失大于5%的標記。用chisq.test命令對所有多態(tài)標記進行卡方檢驗，去掉偏分離極顯著（Plt;0.001）的標記。經(jīng)上述處理后剩余的標記用遺傳作圖軟件JoinMap 4.0構建遺傳連鎖圖譜。首先，按JoinMap文件格式對各標記基因型進行轉碼，與母本相同的標記基因型轉為“A”，與父本相同的標記基因型轉為“B”，雜合標記基因型轉為“H”，缺失為“-”。其次，標記進行分群，使用獨立型P值（Independence P-value）作為分群參數(shù)，值域始于1×e-3，終于5×e-5。作圖用極大似然法（Maximum likelihood），重組頻率多點估計最大迭代次數(shù)200次，kosambi函數(shù)計算標記間遺傳距離。獲得的圖譜數(shù)據(jù)用Mapchart 2.32軟件（https：//www.wur.nl/en/show/Mapchart.htm）進行繪制，獲得濃稀豎條紋式樣的遺傳圖譜。

1.6 QTL定位分析及候選基因預測

使用R軟件QTL.gCIMapping和全基因組復合區(qū)間作圖法（GCIM）進行QTL定位（Zhang et al.，2020）。參數(shù)設置：LOD值使用軟件默認值2.5，模型使用隨機模型，全基因組掃描時使用1 cM/次的移動速度，似然函數(shù)選擇約束極大似然估計函數(shù)（Restricted maximum likelihood function）。

用BLAST軟件將關聯(lián)區(qū)間內(nèi)的各基因序列及其變異位點與GO（Lewis et al.，2000）、KEGG（Minoru et al.，2004）、UniProt（Apweileretal.，2004）、NR（鄧泱泱等，2006）及eggNOG（Huerta-Cepaset al.，2017）共5個功能數(shù)據(jù)庫進行比對，確定發(fā)生突變的基因功能，同時標明各基因發(fā)生高、中及低度變異位點的數(shù)量。

1.7目標區(qū)段候選基因表達量分析

按照Quick Plant RNA Isolation kit說明提取玉米莖尖分生組織總RNA，使用Agilent 2100生物分析儀測定RNA濃度，使用TruSeq Stranded mRNA Sample Prep試劑盒建立cDNA文庫，在BGISEQ-500測序平臺進行150bp雙端測序，測序委托深圳華大基因科技有限公司完成。

轉錄組測序得到原始數(shù)據(jù)（Raw data），首先去除接頭序列，過濾掉低質(zhì)量和N占比大于5%的Raw reads，得到Clean reads，使用HISAT2軟件將Clean reads與參考基因組序列進行比對，利用DESeq2進行差異表達基因（DEGs）分析。

2結果與分析

2.1 SNM131、HY813及其F2代植株雄穗分枝數(shù)表現(xiàn)

由表1可知，母本SNM131的雄穗分枝數(shù)平均僅1.4個，父本HY813的雄穗分枝數(shù)多達19.1個，2個親本組配的F2代群體雄穗分枝數(shù)平均為7.6個，說明整個F2代群體單株偏向母本SNM131，以少雄穗分枝為主，變幅為1～21個分枝，群體的偏度和峰度值均在-1～1范圍內(nèi)，且絕對值較小，說明F2代群體的雄穗分枝數(shù)分布與標準正態(tài)分布接近，適合QTL作圖。

2.2混池測序數(shù)據(jù)分析結果

對33個雄穗分株數(shù)少單株和38個雄穗分枝數(shù)多單株構成的混池及2個親本進行全基因組重測序，共得到270.4 Gb原始數(shù)據(jù)，過濾后4個樣本總數(shù)據(jù)量253.5 Gb。Q30為90.23%～94.04%，GC含量為45.42%～46.23%，有99.37%～99.47%的序列可比對到參考基因組，測序深度為20.67×～32.82×，說明本研究測序質(zhì)量達標，測序深度也超過試驗初始設定值，可用于變異檢測及性狀關聯(lián)分析。

比較2個親本SNM131與HY813測序數(shù)據(jù)，共檢測出1812886個SNPs和247147個InDels（表2）。結合2個混池標記分型結果，進一步篩選出53182個SNPs和8083個InDels用于后續(xù)性狀關聯(lián)分析。各多態(tài)位點在玉米10條染色體上的分布并不均勻，其中1號染色體上有效SNPs數(shù)量最多，2號染色體最少（表2）。

2.3雄穗分枝數(shù)性狀基因定位分析結果

利用對2個混池間的ΔSNP-Index值進行計算，結果發(fā)現(xiàn)6個染色體區(qū)段值超過了閾值（圖1），分別位于5、8和10號染色體上，這些關聯(lián)區(qū)段的物理距離為1.03～2.36 Mb。其中，10號染色體127.61～129.46 Mb區(qū)間的ΔSNP-index峰值最高（圖1和表3），可能存在控制玉米雄穗分枝數(shù)的主效基因。

2.4遺傳連鎖圖譜構建

基于2944個標記構建遺傳連鎖圖譜，如表4所示?？倛D距為3684.3 cM，1號染色體最長（534.5 cM），10號染色體最短（182.4 cM）。標記平均距離為0.9～1.5 cM。各染色體標記間最大距離4.6～9.4 cM，其中8號染色體區(qū)隔最大，9號染色體區(qū)隔最小（表4）。

2.5基于遺傳連鎖圖譜的QTL定位

以包含2944個標記遺傳連鎖圖譜為基礎，結合SNM131與HY813 F2代群體雄穗分枝數(shù)表型數(shù)據(jù)，利用QTL.gCIMapping進行QTL分析。按LOD值2.5，從QTL.gCIMapping共檢測到5個QTL，其中效應較大的QTL有2個，分別在1和10號染色體上，其余3個QTL分別位于4、6和10號染色體。此外，位于1和4號染色體的2個QTL位置峰值（Peak value）恰好分別位于2個SNP標記AX86301640和AX86246935上。而10號染色體檢測出的2個QTL位置距離較遠，效應值小的QTL位于10號染色體的短臂末端（表5和圖2）。

2.6玉米雄穗分枝數(shù)候選基因預測結果

綜合BSA重測序及遺傳圖譜QTL定位結果，控制SNM131雄穗分枝的主效QTL被定位在玉米10號染色體長臂末端127.81～128.37 Mb的區(qū)間內(nèi)，對2個親本在此0.56 Mb區(qū)間內(nèi)的所有基因序列進行比對，結果發(fā)現(xiàn)24個基因有不同程度的差異，其中有高功能影響變異SNP位點的基因10個，有中等功能影響變異位點的基因5個（表6）。利用GO、KEGG、UniProt、NR及eggNOG等5個功能數(shù)據(jù)庫對15個有明顯變異基因進行比對，結果發(fā)現(xiàn)除了LOC100277333和pco094349沒有注釋信息外，其余13個基因中2個基因TBN-S和LOC103641791在GO數(shù)據(jù)庫查詢到與花發(fā)育有關（GO注釋號分別為0009908和0048586）。

2.7目的區(qū)段候選基因表達差異分析結果

為了明確候選區(qū)段基因的表達差異，以玉米自交系SNM131和HY813的莖尖分生組織為材料，進行轉錄組測序分析，結果顯示，15個中高變異的基因中，有6個基因存在表達差異，其中TBN-S、LOC 100277333和LOC103641794在自交系SNM313中下調(diào)表達，LOC100281756、LOC103641787和LOC 103641793在自交系SNM313中上調(diào)表達（圖3）。將DEGs在NCBI數(shù)據(jù)庫中進行比對分析，結果顯示TBN-S基因編碼磷脂酰乙醇胺結合蛋白（PEBP），屬于TFL1（Terminal Flower1-like）類基因，與花序的分生密切相關。

3討論

玉米雄穗分枝數(shù)是一個典型的數(shù)量性狀，受微效多基因控制，且易受到環(huán)境的影響（Brewbaker，2015）。目前已有大量的雄穗分枝數(shù)QTL被報道，在10條染色體上均有分布，其中1號染色體（Zhao et al.，2017）、2號染色體（Liu et al.，2019）、3號染色體（杜宇茜等，2018）、4號染色體（張姿麗等，2014）、5號染色體（Chen et al.，2017）、6號染色體（杜宇茜等，2018）、7號染色體（田然等，2019）、8號染色體（Sun et al.，2018）、9號染色體（杜宇茜等，2018）、10號染色體（王迪等，2011；代資舉等，2018；杜宇茜等，2018）。在這些研究中10號染色體共有3個主效QTL被檢測到。王迪等（2011）利用F2：3代群體將1個雄穗分枝數(shù)主效QTL定位于玉米10號染色體長臂標記phi062和標記umc1115之間，物理位置114.2～129.1 Mb；杜宇茜等（2018）利用高種植密度下的自然群體在10號染色體短臂3.16 Mb處檢測到1個與雄穗分枝數(shù)顯著關聯(lián)的SNP位點，解釋的表型變異率約10%；代資舉等（2018）利用重組自交系群體檢測到5個控制玉米雄穗分枝數(shù)的主效QTL，其中10號染色體長臂上的主效QTL在umc2003標記與phi323152標記之間，物理位置127.2～146.9 Mb。本研究將玉米自交系SNM131控制雄穗分枝數(shù)性狀主效QTL定位在10號染色體長臂127.8～128.4 Mb的區(qū)間內(nèi)，解釋的表型變異率為9.9%。這一結果與王迪等（2011）所得的定位區(qū)間末段有重疊、與代資舉等（2018）鑒定出的主效QTL首段位置重疊，但由于本研究采用了高密度的SNP標記，故定位精度遠高于前人研究報道。因此，本研究得到的玉米雄穗分枝數(shù)突變體與前人報道的雄穗分枝材料并不完全相同。

玉米雄穗分枝發(fā)育是一個復雜的生物學過程，涉及許多基因。其中TFL1類基因編碼CENTRORADIALIS（CETS）家族成員，屬于磷脂酰乙醇胺結合蛋白（PEBP）家族的分支之一，主要在分生組織區(qū)域表達，其主要功能有維持植物花序分生組織的特性，阻止其向花分生組織的轉化（Liu et al.，2013）。擬南芥AtTFL1屬于花序分生組織基因，對花序分生組織類型的維持起著極其重要作用。當AtTFL1基因超表達時，營養(yǎng)期明顯延長，并形成多分枝的花序（Rat-cliffe et al.，1998）；而擬南芥tfl1突變體開花早，花序分生組織轉變成末端花（Bradley et al.，1997）。TFL1的同源基因在水稻中過表達后使水稻開花時間延遲、花序分枝增多、小穗排列更緊密（Nakagawa etal.，2002）。Bradley等（1996）在金魚草中克隆到了TFL1的同源基因CEN，并發(fā)現(xiàn)CEN基因在誘導成花后幾天在花序頂端表達，并與花分生組織同源基因Floricaula編碼蛋白相互作用，cen突變體花序結構變短，變緊密；莖頂端終止于1個比腋生花大的頂生花。在玉米中，TFL1的同源基因ZCN表達量的變化會導致玉米不同程度的晚花并伴隨玉米花序結構的改變（Danilevskaya et al.，2010；Chen et al.，2017）。其中，ZCN8與擬南芥有名的成花素FT（FLOWERING LOCUS T）基因功能相同，是植物開花期的重要調(diào)控因子（Meng et al.，2011）。ZCN1、ZCN2、ZCN4和ZCN5過表達轉基因植株的雄穗分枝數(shù)增加約2～4條，花期明顯延遲（Danilevskaya et al.，2010）。本研究對主效QTL區(qū)段內(nèi)基因進行生物信息學分析，結果發(fā)現(xiàn)1個TFL1基因（TBN-S）。據(jù)此推測TBN-S基因在控制玉米有限花序的形成和變異中發(fā)揮關鍵作用。后續(xù)將根據(jù)定位結果在主效QTL區(qū)段設計InDel/KASP引物用于分子標記輔助育種，同時利用Hi-TAIL技術克隆TBN-S基因，并通過過表達及基因編輯技術對TBN-S基因生物學功能進行進一步驗證。

4結論

通過混池測序和遺傳作圖相結合的方法，將控制雄穗分枝數(shù)的主效QTL定位在10號染色體長臂0.56 Mb物理區(qū)間內(nèi)，包含15個中、高變異度的基因，其中TBN-S被推斷為控制雄穗分枝數(shù)的候選基因。

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（責任編輯陳燕）