玉米耐旱基因DT1的克隆与功能研究

项目名称： 玉米耐旱基因DT1的克隆与功能研究

项目编号： No.31471505

项目类型： 面上项目

立项/批准年度： 2015

项目学科： 食品科学、农学基础与作物学

项目作者： 秦峰

作者单位： 中国农业大学

项目金额： 86万元

中文摘要： 干旱是威胁我国玉米生产最主要的环境因素。克隆玉米的抗旱基因，研究玉米响应水分胁迫的分子机理，改良玉米抗旱性既是生物学研究的前沿课题，也是我国农业生产的重大需求。我们通过利用来自全球不同地区的玉米自交系材料构成的关联群体，以及覆盖玉米全基因组的高密度SNP标记，对玉米苗期耐旱性进行了全基因组关联分析，确定了控制玉米耐旱性的一个主效基因，并命名为DT1。本研究将通过对DT1基因分子生物学与生物化学的研究，揭示其生化及细胞生物学功能；通过构建玉米DT1基因过量表达转基因玉米材料，研究其在耐受干旱胁迫过程中的生理功能；通过构建DT1基因不同等位基因型的近等基因系（NIL）材料研究该基因优异等位基因型的遗传效应。本研究将充分利用玉米基因组学和数量遗传学的分析手段，融合分子生物学与作物分子遗传学的实验方法克隆玉米耐旱基因，并阐明其作用机理。本研究有可能为玉米耐旱性的遗传改良提供新的基因资源和选择靶点。

中文关键词： 基因克隆；关联分析；基因功能；干旱胁迫；遗传变异

英文摘要： Drought is one of the most essential environmental threat which causes agricultural loss worldwide. To understand and improve crop drought tolerance is not only the leading-edge research of plant science but also the demands of sustainable agronomic production in our nation. Through the Genome-Wide Association Analysis (GWAS) of a maize natural variation panel with more than 550 throud Single Nucleotide Polymophisms (SNPs), we succeeded to identifity a gene, named DT1, which was significantly associated to drought tolerance in maize. In this research we will carry out the functional analysis of DT1 gene in drought stress response and tolerance, through molecular and biochemistry studies of the encoded protein, trangenic analyses of expression-altered DT1 maize, and genetic eveluation DT1 allelic effects in Near Isogenic Lines (NILs). This research combines the idea from molecular biology and crop genetics, and it will propose a new research strategy for crop stress-tolerant gene identification. Moreover, the result will provide new valuable genetic resources and markers for maize drought stress improvement.

英文关键词： Gene Cloning;Association Analysis;Gene Function;Drought Tolerance;Genetic Diversity