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20世纪60年代,绿色革命基因sd1和Rht1的发掘对于全球作物矮化育种具有重要的推动作用。玉米br2基因能有效降低株高,已在育种中成功应用。因此,发掘新的玉米矮秆资源,对玉米矮化育种具有重要意义。本课题组发现2份玉米矮秆突变体K15d和K78d,前期研究表明均具有矮秆高产育种潜力,其矮秆基因d15和d78与br2等位。本研究对2个矮秆基因进行克隆和表达分析,为进一步研究其矮化机制和应用奠定基础。主要研究结果如下:1、参考Br2基因序列设计7对特异性引物,利用PCR技术对d15基因分段扩增,测序后经DNAMAN软件拼接发现,d15基因由5个外显子和4个内含子组成,其中第五外显子5485bp到5685bp间缺失200bp,编码区全长3983bp,编码1326个氨基酸,是一个新的br2等位基因。生物信息学分析表明,与野生型K15比较,突变体K15d中d15编码蛋白只有10个跨膜结构域,缺失了2个跨膜结构域,并且二级结构发生改变,第二个保守功能域NBD缺失,影响了底物的结合和转运功能。d15启动子序列为1091bp,该区域含有光响应、激素响应及胁迫诱导等相关顺式作用元件,与Br2仅有2个SNPs差异,同源性达99.94%,但在野生型和突变体中无差异。预示d15基因的功能并非启动子调控元件变异所致。2、参考Br2基因序列扩增出d78基因,结果显示d78基因由5个外显子和4个内含子组成,其中第五外显子6445bp到6679bp间缺失242bp,并在该区域插入1个9bp的重复序列片段,编码区全长3950bp,编码1316个氨基酸,也是一个新的br2等位基因。生物信息学分析表明,与野生型K78比较,突变体K78d中d78编码蛋白具有完整的12个跨膜结构域,二级结构略有变化,第二个功能域NBD中D环、H环缺失,对ATP的结合、水解和底物转运产生影响。d78启动子区有2个片段插入,分别为350bp和375bp,并存在6处SNPs,现有br2等位基因中尚未见报道。这2个插入段各包含一个Harbinger-like转座子,导致新增转录因子结合元件HD-ZipⅢ和光响应元件BoxII,添加多个光和激素响应元件,预示d78基因的功能受多种因素的复杂影响。3、利用qRT-PCR技术分析d15和d78基因在拔节前期、中期和后期茎第二节间中的相对表达量。与相应野生型比较,突变体中d15基因的表达量在3个时期中均无显著差异,表明株高的差异与d15基因的表达无关,这与br2基因的表达特性相似。突变体中d78基因的表达量在拔节前期无显著差异,但拔节中、后期却极显著升高,与br2基因的表达特性不同,可能与d78基因启动子区域突变有关,有待进一步研究。