[發(fā)明專利]玉米基因Opaque7的分子標(biāo)記及其應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810041441.0
• 申請(qǐng)日: 2008-08-07
• 公開（公告）號(hào): CN101368202A
• 公開（公告）日: 2009-02-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 宋任濤;王剛;徐建平;周梁良;劉清爽;許政暟
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海大學(xué)
• 主分類號(hào): C12Q1/68
• 分類號(hào): C12Q1/68;C12N15/29;C12N15/11
• 代理公司: 上海上大專利事務(wù)所（普通合伙）
• 代理人: 何文欣

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種玉米基因的分子標(biāo)記及其應(yīng)用，特別是一種玉米基因Opaque7的分子標(biāo) 記及其應(yīng)用。

技術(shù)背景

玉米(Zea?mays?L.)是世界上最主要的糧食和飼料作物。據(jù)FAO統(tǒng)計(jì)，從1998年開始， 玉米的總產(chǎn)量已超過小麥和水稻成為全球第一大糧食和飼料作物。作為“飼料之王”的玉米 對(duì)畜牧業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展具有舉足輕重的作用，這就對(duì)玉米的營養(yǎng)成份提出了更高的要求。 玉米種子主要成份為淀粉、蛋白質(zhì)和油脂，其中對(duì)營養(yǎng)成份起決定作用的是蛋白質(zhì)。玉 米種子的蛋白含量主要是由玉米的儲(chǔ)藏蛋白控制，玉米最主要的儲(chǔ)藏蛋白是醇溶蛋白，約占 蛋白總量的60％左右，它是一類在種子發(fā)育過程中特異表達(dá)的蛋白，主要起貯存自由氨基酸 的作用。醇溶蛋白又可以進(jìn)一步分為四類，分別是α、β、γ和δ醇溶蛋白。其中最大的一 類是α醇溶蛋白，α醇溶蛋白基因家族根據(jù)所編碼蛋白的分子大小，又分為22kDa醇溶蛋白和 19kDa醇溶蛋白兩個(gè)部分。α醇溶蛋白約占醇溶蛋白的80％以上，是決定種子蛋白含量重要因 素。氨基酸是組成蛋白質(zhì)的基本單位，是蛋白質(zhì)水解的最終產(chǎn)物。有8種氨基酸在人體內(nèi)不能 合成，必須從外界食物中攝取。它們是蘇氨酸、色氨酸、賴氨酸、纈氨酸、甲硫氨酸、苯丙 氨酸、亮氨酸、異亮氨酸，統(tǒng)稱“必需氨基酸”。8種必需氨基酸中，以賴氨酸影響最大，但 在普通玉米中缺乏也最多。高賴氨酸玉米與普通玉米最本質(zhì)的區(qū)別是胚乳中各種蛋白質(zhì)組成 及蛋白質(zhì)氨基酸組成的差異。高賴氨酸玉米營養(yǎng)價(jià)值提高的原因是其醇溶蛋白含量由普通玉 米的55.1％下降至22.9％；而谷蛋白、白蛋白、球蛋白含量提高，其中谷蛋白由普通玉米的 31.8％上升至50.1％。由此表明，玉米種子中儲(chǔ)藏蛋白的相對(duì)表達(dá)量顯著地影響著玉米作為 動(dòng)物飼料的營養(yǎng)價(jià)值，因此對(duì)蛋白質(zhì)含量以及成分的改變是改造玉米籽粒的關(guān)鍵途徑。

玉米的一些籽粒突變對(duì)儲(chǔ)藏蛋白的氨基酸含量有很大的影響。其中Opaque-2(O2)， Opaque-7(O7)和Floury-2(f12)是三種能夠顯著改變胚乳儲(chǔ)藏蛋白氨基酸含量的突變類型。 O2和f12已經(jīng)被克隆，它們影響了玉米胚乳中22kDaα醇溶蛋白的合成和積累，從而改變了 蛋白質(zhì)中氨基酸的含量與成分，使得賴氨酸含量有顯著的提高。O2已被世界各國廣泛用來培 育優(yōu)質(zhì)蛋白玉米(Quality?Protein?Maize，QPM)品種，為玉米育種作出了極大貢獻(xiàn)。O7是 另一種顯著提高玉米種子賴氨酸含量的突變，由于尚未被克隆，因此其作用機(jī)理還不清楚。 但已有研究表明，O7的作用機(jī)理與O2和f12明顯不同。O7表現(xiàn)為顯著影響玉米胚乳中19kDa α醇溶蛋白的合成或積累。由于19kDa醇溶蛋白是比22kDa醇溶蛋白豐度更高的一種儲(chǔ)藏蛋 白，可以預(yù)見O7對(duì)氨基酸含量的效應(yīng)將比O2和f12更為顯著。基于O2對(duì)玉米育種上的巨大 貢獻(xiàn)，如果O7被有效利用，將為玉米育種提供重要的幫助。

O7基因至今未通過雜交育種被很好地利用，首先是因?yàn)镺7由隱性基因突變引起，通過 雜交選育需要較長的時(shí)間；其次，由于籽粒在脫水過程中受外界環(huán)境影響，最終收獲的籽粒 在表型鑒定上存在困難，所以在籽粒成熟時(shí)對(duì)O7類型籽粒的選擇上存在較大難度。DNA分子 標(biāo)記輔助育種是一項(xiàng)新的育種技術(shù)，該技術(shù)是通過利用與目標(biāo)性狀緊密連鎖的DNA分子標(biāo)記 對(duì)控制目標(biāo)性狀的基因進(jìn)行間接選擇的現(xiàn)代育種技術(shù)。該技術(shù)對(duì)目標(biāo)基因的轉(zhuǎn)移，不僅可在 早代進(jìn)行準(zhǔn)確、穩(wěn)定的選擇，而且可克服再度利用隱性基因時(shí)識(shí)別難的問題，從而加速育種 進(jìn)程，提高育種效率。與常規(guī)育種相比，該技術(shù)可提高育種效率2-3倍。由于其明顯的優(yōu)越 性，該技術(shù)已引起了發(fā)達(dá)國家的高度重視。DNA分子標(biāo)記輔助育種技術(shù)的關(guān)鍵是：(1)獲得 的分子標(biāo)記應(yīng)該是能夠區(qū)分育種過程中雜交親本(純合O7類型和純合野生型類型)以及它們 雜交子代(F1代)的共顯性標(biāo)記；(2)獲得的共顯性分子標(biāo)記位于該基因在染色體物理位置 的兩側(cè)；(3)兩側(cè)的DNA分子標(biāo)記都應(yīng)該與控制目標(biāo)性狀的基因緊密連鎖。但是，以往研究 中并沒有獲得位于O7基因染色體物理位置兩側(cè)的與其緊密連鎖的共顯性DNA分子標(biāo)記，故無 法對(duì)該基因所控制的目標(biāo)性狀進(jìn)行DNA分子標(biāo)記輔助選擇。所以，對(duì)于該種標(biāo)記的獲得和鑒 定是對(duì)控制玉米高賴氨酸含量性狀的O7基因進(jìn)行DNA分子標(biāo)記輔助育種的基礎(chǔ)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的之一在于提供一種玉米基因Opaque7的分子標(biāo)記。