蒋成功 石慧敏 王红武 李 坤 黄长玲 刘志芳 吴宇锦 李树强 胡小娇,* 马 庆

1 作物抗逆育种与减灾国家地方联合工程实验室, 安徽合肥 230036; 2 中国农业科学院作物科学研究所 / 作物分子育种国家工程实验室, 北京 100081

玉米是世界第一大粮食作物, 也是重要的饲料和工业原料[1], 玉米产量对全球粮食安全具有举足轻重的作用。玉米籽粒发育状况决定着玉米的产量和品质, 因此籽粒遗传发育机制一直是玉米研究的热点[2-3]。玉米的籽粒由胚、胚乳和表皮3个部分组成。胚是籽粒的关键部分, 是精子与卵细胞融合形成的二倍体。胚乳占籽粒的绝大部分, 为籽粒的早期发育提供营养物质, 是精子与中央细胞极核融合形成的三倍体[4]。发掘调控胚和胚乳发育的关键基因并解析其分子机制, 对指导玉米高产优质育种具有重要意义[5]。

籽粒突变体是研究胚和胚乳发育机制的良好材料。早在1980年, Neuffer和Sheridan[6]利用EMS化学诱变玉米材料, 发现大约300个基因上的相关位点与玉米籽粒发育有关。随后, 学者们根据突变籽粒的表型将玉米籽粒突变体大致分为, 小籽粒(small kernel,smk)、籽粒严重缺陷(defective kernel,dek), 胚特异缺陷(embryo defective,emb), 粉质胚乳(opaque或floury)和空果皮(empty pericarp,emp)等类型[7]。

胚乳是玉米籽粒营养的主要储存部位, 包括淀粉胚乳、糊粉层、转移层及胚周层4个区域。粉质胚乳突变体具有不透明胚乳, 通常赖氨酸含量较高。赖氨酸具有促进生长发育及增强免疫的作用,因此这类突变体被广泛研究。目前已克隆opaque或floury突变体有14个, 如隐性突变o2、o5-7、o10、o11[8-10], 半显性突变fl1[11]等。……