玉米是一种重要的粮食作物,近年来,其播种面积与产量均位居我国三大粮食作物之首。但玉米起源于热带地区,属于喜温植物,萌发期与苗期遭遇低温胁迫会影响种子萌发以及幼苗根、茎LY294002价格、叶的生长发育,影响最终产量,因此挖掘玉米冷响应的关键基因具有重要意义。本研究以多样性玉米自交系为材料,通过对冷胁迫条件下萌发期和苗期的低温表型性状进行调查,评估了不同材料的耐冷性;采用全基因组关联分析,鉴定与萌发期和苗期耐冷表型显著关联的SNP;同时借助于转录组和翻译组测序技术,挖掘冷响应关键候选基因。主要研究结果如下:1、以萌发指数和活力指数作为玉米萌发期耐冷性评价指标,对关联群体中的274份玉米自交系进行萌发期耐冷性鉴定,发现低温条件下不同自交系的萌发能力存在明显差异,且萌发指数和活力指数的广义遗传力均较高(H~2=0.83),说明遗传因素对表型变异的影响程度较大。2、对萌发指数和活力指数进行全基因组关联分析,在P=10~(-5)的阈值下,共检测到55个与萌发指数显著关联的SNPs,分布在30个区段,每个SNP可以解释selleckchem CH-2231918.38%-14.83%的表型变异;检测到155个与活力指数显著关联的SNPs,分布在27个区段,每个SNP可以解释8.06%-14.64%的表型变异。其中,30个SNPs在两个指标中均被检测到(P<0.0001),这些SNPs分布在8个区段,将各区段内距离极显著标记最近的基因定义为该区段的候选基因,共定位到8个基因。3、以4℃处理后幼苗第二片叶的萎蔫比为指标,对关联群体中的292份玉米自交系进行耐冷性鉴定,发现冷处理后不同自交系耐冷性差异明显。萎蔫比的广义遗传力高(H~2=0.75),表明表型变异主要是由遗传因素造成的。4、对萎蔫比进行全基因组关联分析,在P=10~(-5)的阈值下,3次重复的BLUP结果共检测到144个显著SNPs,分布在15个区段,每个SNP可以解释7.41%-12.17%的表型变异。其中,14个SNPs(-log_(10)P≥4.5)在2次重复中均被检peri-prosthetic joint infection测到,这些SNPs分布在4个区段,将各区段内距离极显著标记最近的基因定义为该区段的候选基因,共定位到4个基因。5、以耐冷自交系CML285和冷敏感自交系CIMBL20为材料,对4℃处理0 h与72 h的玉米幼苗进行转录和翻译两种不同组学层面的测序分析。耐冷材料在转录和翻译水平上分别鉴定到12,349和716个差异表达基因,冷敏感材料在转录和翻译水平上分别鉴定到9,077和671个差异表达基因。我们比较了2种材料鉴定到的差异基因,发现在转录和翻译水平上,分别有3,039和125个基因在2种材料中均上调表达,2,017和37个基因在2种材料中均下调表达,这表明2种材料在低温响应上存在共同之处。此外,我们也鉴定了多个在2种材料中响应不同的基因,例如在转录水平上,有209个基因在耐冷材料中上调表达而在冷敏感材料中下调表达,246个基因在耐冷材料中下调表达但在冷敏感材料中出现上调表达,这些在耐冷和冷敏感材料中响应不同的基因可能与它们的耐冷性差异有关。6、为了进一步分析耐冷和冷敏感材料的低温响应差异,我们研究了31个光合作用相关基因及66个已报道的参与低温响应的基因在2种材料中的低温响应情况。对于光合作用基因,发现4℃处理后,耐冷和不耐冷材料中分别有8个、3个下调表达基因,其中有7个基因仅在耐冷材料中下调表达,耐冷材料中下调表达的基因数目高于冷敏感材料。对于已报道的低温响应基因,发现4℃处理后,耐冷与冷敏感材料在转录水平上分别存在35和30个差异表达基因,其中有7个基因在耐冷材料中特异性上调表达。这些在耐冷材料中特异性上调表达的基因可能会引起不同冷敏感材料的耐冷性差异。7、苗期耐冷性状的全基因组关联分析在1号与4号染色体的显著区段内共包含17个基因,进一步分析这些基因在不同组学水平的表达情况。发现基因Zm00001d030256与Zm00001d053313在转录水平发生差异表达,其中Zm00001d030256在耐冷材料中上调表达,在冷敏感材料中未发生差异表达,Zm00001d053313在耐冷材料中上调表达而在冷敏感材料中下调表达。在翻译水平上,2个基因未发生差异表达,但基因的表达情况在耐冷与冷敏感材料中不一致。综上,在全基因组关联分析与不同组学数据中共定位的基因Zm00001d053313与Zm00001d030256是玉米苗期耐冷性状的关键候选基因。