玉米(Zea may L.)是我国的主要粮饲作物,常年播种面积接近2000万公顷。随着农牧业产业结构的调整,粮饲兼用型玉米逐渐成为一种重要的家畜饲料。玉米茎秆的机械强度和组成直接影响其抗倒伏能力和牲畜消化率。茎秆强度是植物细胞壁物理化学特性的外在表现,细胞壁组成成分的比例及联结方式与茎秆强度息息相关,玉米秸秆脆性是有助于牲畜消化吸收的有利性状,但调控玉米茎秆脆性的分子机制尚不清楚。本研究在获得玉米脆秆突变体材料的基础上,借助高通量测序技术和实时荧光定量技术对脆秆性状相关基因进行挖掘和验证,为揭示玉米脆秆性状形成机制奠定基础。主要研究成果如下:1.将Mu转座子基础自交系W22::Mu与自交系郑58进行杂交,构建了玉米脆性茎秆突变体bk5。突变体bk5在五叶期后的植株各器官中均存在AZD2281试剂脆性表型。与野生型相比,bk5茎的厚壁细胞排列更松散,细胞壁更薄。细胞壁组成测定结果表明,bk5与野生型WT茎秆在纤维素含量、木质素含量、淀粉含量和总可溶性糖含量方面存在明显差异。2.利用转录组测序(RNA-seq)技术对bk5和WT材料进行基因表达差异分析,发现226个DEGs中有164个基因显著上调,62个基因显著下调。bk5和WT中MYB相关转录因Bucladesine采购子基因(Zm00001d044194和Zm00001d009599)和转录因子NAC81(Zm00001d047554)的表达水平存在差异。KEGG和GO分析鉴定了一些与纤维素和木质素合成相关的途径,如胞吞作用和糖基磷脂酰肌醇(GPI)锚定生物合成。为了验证转录组测序的可靠性,随机选取12个基因,利用q RT-PCR技术进行表达量验证,结果表明绝大部分基因的表达模式与转录组数据相符,证明RNA-seq数据较为可靠。3.利用极端性状混池重测序(BSA-seq)技术对bk5和WT材料进行重测序及SNP分析,检测到了2,931,urine liquid biopsy692个高质量的SNPs,使用SNP-Index方法确定了5个重叠区域,区域大小为11.2 Mb,其中包含17个错义突变或提前终止密码子的候选基因。一些基因涉及纤维素合成相关基因,如ENTH/ANTH/VHS超家族蛋白基因(内吞作用相关基因)和木质素合成相关基因,如细胞色素p450基因。综合比较发现,RNA-seq中鉴定出的一些差异表达基因也坐落于BSA-seq分析中鉴定到的DNA区域。本研究将为深入了解玉米茎秆脆性表型分子调控机制及玉米脆秆性状的有效利用奠定基础。