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高粱是抗逆性强,用途广泛,应用前景广阔的粮食作物和能源植物;分蘖和叶片是影响作物株型和产量的重要性状。对控制这些性状的基因进行克隆和功能分析将有助于这些性状的遗传机制的解析和优质新品种的培育。本研究以高粱自交系品种BTx623为原始材料,对其进行EMS化学诱变,从诱变后代自交系中选择了一个与高粱分蘖相关的突变体non-dormant axillary bud 1(nab1)和一个与生长发育相关的突变体narrow leaf and dwarf1(nld1)作为研究材料。同野生型BTx623相比,nab1突变体表现为矮秆多分蘖的表型;nld1突变体表现为窄叶矮秆的表型。本研究利用图位克隆的方法,成功分离出了高粱分蘖控制基因NAB1和生长发育基因NLD1,并对其分子功能进行了分析。主要研究结果如下:(1)利用nab1突变体与ShangZhuang扫帚高粱构建的F2群体将NAB1精细定位于6号染色体上约-50 kb的区间内。测序发现,该区间内Sobic.006G170300基因在编码区第223个碱基处有一个由C到T的单碱基突变,导致了NAB1基因编码的蛋白提前终止。同源序列分析发现NAB1在高粱基因组中属于单拷贝基因且编码一个类胡萝卜素裂解双加氧酶7(CCD7),与水稻上的HTD1和拟南芥中的MAX3属于同源基因。亚细胞定位结果显示,NAB1蛋白特异性地定位于叶绿体。qRT-PCR的结果表明,NAB1基因在所有被检测的部位中均有表达,且在节和分蘖基部中表达量最高。外源施加GR24能够完全抑制nab1分蘖的产生;nab1根际分泌物不能诱导列当种子的萌发;nab1突变体中没有检测到独脚金内酯的存在;同时,PAT实验发现nab1突变体中生长素极性运输能力加强;RNA-seq的数据分析表明,nab1突变体中存在大量表达量变化的基因,其中与生长素相关的基因非常丰富且与生长素极性运输相关的基因都显著上调表达;这些结果证明NAB1参与独脚金内酯(SLs)的合成并且可能是通过与生长素极性运输之间的相互作用来调节高粱的分蘖。(2)利用nld1突变体与ShangZhuang扫帚高粱构建的F2群体将NLD1精细定位于2号染色体上约22 kb的区间内。测序发现,该区间内“A”基因在编码区第575个碱基处有一个由C到T的单碱基突变,导致NLD1基因编码的蛋白在192号氨基酸的位置发生了脯氨酸到亮氨酸的突变。通过基因编辑的方法敲除水稻中的同源基因OsNLD1,产生了与nld1突变体表型类似的转基因阳性植株;qRT-PCR的结果表明,NLD1基因在所有被检测的部位中均有不同程度的表达,且在叶片中表达量最高:功能分析发现1NLD1参与莽草酸的合成:次生代谢物质测定发现nld1突变体中色氨酸和生长素含量都显著性低于野生型;同时,不同浓度的色氨酸处理能够恢复nld1侧根的表型;RNA-seq的数据分析表明,nld1突变体中存在大量表达量差异性表达的基因,其中包括许多与色氨酸和生长素相关的基因;这些结果表明NLD1可能通过莽草酸的合成来影响植株体内生长素等物质的含量来影响植株的生长发育过程。