Retrotransposon insertion in Brachytic2 generated a new incomplete recessive dwarf allele after spaceflight can moderately reduce plant height in heterozygous and potentially improve maize yield. Plant height and ear height are two important agronomic traits in maize breeding. In this study, two dwarf mutants short internode length1 (sil1) and short internode length2 (sil2) were obtained from two of 398 spaceflighted seeds of inbred line 18-599. The decrease in longitudinal cell number and cell length led to the shortened internodes of sil1 and sil2. A Ty1-copia LTR-retrotransposon, termed ZmRE-1, inserted in the fifth exon of Brachytic2 (Br2) was identified in sil1 and sil2 at exactly the same site, which indicated the transposition of ZmRE-1 probably correlated with the spaceflight. This new dwarf mutant allele was named as br2-sil in this study. The insertion of ZmRE-1 not only led to the loss of normal transcript of Br2 allele, but also reduced the transcript expression of br2-sil allele. Chop-qPCR displayed that the promoter region DNA methylation level of br2-sil allele in sil1 was higher than that of Br2 allele in WT-sil1. We speculated that the increased methylation level might downregulate the br2-sil expression. There was no difference in the seed-setting rate between sil1 and WT-sil1. Meanwhile, br2-sil could reduce plant and ear height effectively in Br2/br2-sil genotype without negative effects on grain yield. Therefore, the application of br2-sil in breeding has the potential to improve the grain yield per unit area through increasing the planting density.

中文翻译：

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太空飞行后在 Brachytic2 中插入 Ty1-copia LTR-反转录转座子产生的新型玉米矮化突变体。

Brachytic2 中的逆转录转座子插入在太空飞行后产生了一个新的不完全隐性矮化等位基因，可以适度降低杂合子的株高，并可能提高玉米产量。株高和穗高是玉米育种中两个重要的农艺性状。在这项研究中，从近交系 18-599 的 398 个航天种子中的两个获得了两个矮化突变体短节间长度 1 (sil1) 和短节间长度 2 (sil2)。纵向细胞数量和细胞长度的减少导致 sil1 和 sil2 的节间缩短。一个 Ty1-copia LTR-retrotransposon，称为 ZmRE-1，插入 Brachytic2 (Br2) 的第五个外显子，在 sil1 和 sil2 中完全相同的位点被鉴定，这表明 ZmRE-1 的转座可能与太空飞行有关。在这项研究中，这种新的矮化突变等位基因被命名为 br2-sil。ZmRE-1的插入不仅导致Br2等位基因的正常转录本丢失，而且降低了br2-sil等位基因的转录本表达。Chop-qPCR显示sil1中br2-sil等位基因的启动子区DNA甲基化水平高于WT-sil1中Br2等位基因。我们推测增加的甲基化水平可能会下调 br2-sil 的表达。sil1 和 WT-sil1 的结实率没有差异。同时，在Br2/br2-sil基因型中，br2-sil可以有效降低株高和穗高，而不会对产量产生负面影响。因此，br2-sil在育种中的应用具有通过增加种植密度来提高单位面积粮食产量的潜力。但也降低了 br2-sil 等位基因的转录表达。Chop-qPCR显示sil1中br2-sil等位基因的启动子区DNA甲基化水平高于WT-sil1中Br2等位基因。我们推测增加的甲基化水平可能会下调 br2-sil 的表达。sil1 和 WT-sil1 的结实率没有差异。同时，在Br2/br2-sil基因型中，br2-sil可以有效降低株高和穗高，而不会对产量产生负面影响。因此，br2-sil在育种中的应用具有通过增加种植密度来提高单位面积粮食产量的潜力。但也降低了 br2-sil 等位基因的转录表达。Chop-qPCR显示sil1中br2-sil等位基因的启动子区DNA甲基化水平高于WT-sil1中Br2等位基因。我们推测增加的甲基化水平可能会下调 br2-sil 的表达。sil1 和 WT-sil1 的结实率没有差异。同时，在Br2/br2-sil基因型中，br2-sil可以有效降低株高和穗高，而不会对产量产生负面影响。因此，br2-sil在育种中的应用具有通过增加种植密度来提高单位面积粮食产量的潜力。我们推测增加的甲基化水平可能会下调 br2-sil 的表达。sil1 和 WT-sil1 的结实率没有差异。同时，在Br2/br2-sil基因型中，br2-sil可以有效降低株高和穗高，而不会对产量产生负面影响。因此，br2-sil在育种中的应用具有通过增加种植密度来提高单位面积粮食产量的潜力。我们推测增加的甲基化水平可能会下调 br2-sil 的表达。sil1 和 WT-sil1 的结实率没有差异。同时，在Br2/br2-sil基因型中，br2-sil可以有效降低株高和穗高，而不会对产量产生负面影响。因此，br2-sil在育种中的应用具有通过增加种植密度来提高单位面积粮食产量的潜力。