[發(fā)明專利]玉米抗絲黑穗病相關(guān)基因ZmNL的克隆鑒定及其在抗絲黑穗病玉米育種中的用途

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410675794.1
• 申請(qǐng)日: 2014-11-21
• 公開（公告）號(hào): CN104404054B
• 公開（公告）日: 2017-09-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 邸宏;王振華;于滔;曾興;劉顯君;張林
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東北農(nóng)業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): C12N15/29
• 分類號(hào): C12N15/29;C12N15/82;A01H5/00;A01N47/44;A01P3/00
• 代理公司: 北京科龍寰宇知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司11139
• 代理人: 孫皓晨,馬鑫

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及玉米抗絲黑穗病相關(guān)基因ZmNL的克隆鑒定及其在抗絲黑穗病玉米育種中的用途。本發(fā)明屬于基因工程技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

玉米絲黑穗病(Sphacelotheca reiliana(Kühn)Clint.)是世界春播干旱、冷涼玉米產(chǎn)區(qū)普遍發(fā)生的真菌病害，也是我國(guó)玉米生產(chǎn)(北方春玉米區(qū))上的主要病害之一。2002年僅因玉米絲黑穗病，東北三省直接損失玉米1.2億kg，農(nóng)民減收9600萬元(以2002玉米單價(jià)，0.8元/kg)造成相當(dāng)嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失(王曉鳴等，2003)。利用栽培措施和藥物防治玉米絲黑穗病，既增加生產(chǎn)投入，又帶來了環(huán)境污染。另外，前人研究已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在玉米種質(zhì)中存抗絲黑穗病材料(王振華，2004；孫志超，2007；郭滿庫(kù)，2007；王燕，2010)。因此，加強(qiáng)培育和推廣抗病品種是最為有效的措施，也是農(nóng)業(yè)低碳和可持續(xù)發(fā)展的有效途徑。抗病育種的關(guān)鍵在于對(duì)抗源的把握和對(duì)抗病規(guī)律的認(rèn)識(shí)。

玉米絲黑穗病抗性屬數(shù)量性狀遺傳，同時(shí)受到加性、顯性和上位性效應(yīng)協(xié)同控制^[8-12]，其中以加性和顯性效應(yīng)為主^[70]，同時(shí)抗病性與生態(tài)條件、水熱條件有關(guān)，且易受母本類型和各種修飾因子的影響。目前，關(guān)于玉米絲黑穗病的分子遺傳研究主要集中在玉米絲黑穗病抗病QTL定位和玉米絲黑穗病抗病相關(guān)候選基因挖掘兩方面。

利用不同的抗絲黑穗病玉米種質(zhì)構(gòu)建的定位群體(BC，F(xiàn)2:3等)中已經(jīng)初步定位了至少15個(gè)相關(guān)抗絲黑穗病的數(shù)量性狀基因位點(diǎn)(QTL)，其中位于第2染色體的bin2.09區(qū)域的主效QTL，能在多個(gè)研究中被重復(fù)檢測(cè)到，平均解釋表型變異率35％左右(Lü等，1999；Lu等，1999；Li等，2008；Chen等,2008；Shi等，2010)；同時(shí)，結(jié)合分子生物信息學(xué)和功能基因組學(xué)也挖掘出一系列抗病QTL、抗病基因類似物(RGA，Resistance Gene Analog)和絲黑穗病抗性相關(guān)的候選基因(TUGs，tentative unique genes)(吉海蓮等，2007；張書紅等，2007)。

分子生物技術(shù)及生物信息技術(shù)的飛速發(fā)展為玉米絲黑穗病抗病候選基因的發(fā)掘提供了良好的平臺(tái)。倪琛(2006)以對(duì)絲黑穗病表現(xiàn)明顯抗性差異的玉米自交系Mo17(高抗)和黃早四(高感)為試材，采用SSH和cDNA芯片兩種功能基因研究的方法，對(duì)同一試材幼苗期接種與不接種兩種狀態(tài)下所表達(dá)的差異基因進(jìn)行比較分析，篩選到一些受玉米絲黑穗病原菌侵染所誘導(dǎo)表達(dá)的基因，主要為赤霉素激發(fā)轉(zhuǎn)錄蛋白、類成熟蛋白、衰老相關(guān)蛋白等。吉海蓮等(2007)以玉米遺傳連鎖圖譜BM22005Neighbors為參考圖譜，通過映射整合不同試驗(yàn)中的抗玉米絲黑穗病QTL，構(gòu)建QTL綜合圖譜。采用元分析技術(shù)結(jié)合生物信息學(xué)技術(shù)在2個(gè)“一致性”QTL區(qū)間內(nèi)初步獲得4個(gè)抗病位置候選基因。Wang等(2012)利用MaizeSNP50芯片對(duì)兩年兩地144個(gè)自交系在人工接種條件下的抗性表型和SNP基因型進(jìn)行了全基因組關(guān)聯(lián)分析，篩選到18個(gè)玉米絲黑穗病抗性相關(guān)候選基因，這些基因分別為抗病基因，抗病應(yīng)答基因以及植物抗病功能基因。

目前，結(jié)合分子生物技術(shù)和生物信息技術(shù)，研究人員獲得了一些抗性相關(guān)候選序列及基因，但并未真正意義上分離、克隆到主效抗病基因。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的之一在于提供一種與玉米抗絲黑穗病相關(guān)的基因，命名為ZmNL。

本發(fā)明的目的之二在于提供所述玉米ZmNL基因在抗絲黑穗病玉米育種中的應(yīng)用，

本發(fā)明的目的之三在于提供所述ZmNL基因的編碼蛋白在制備絲軸黑粉菌生長(zhǎng)抑制劑中的用途。

本發(fā)明的目的之四在于提供一種利用所述的ZmNL基因進(jìn)行抗絲黑穗病轉(zhuǎn)基因玉米育種的方法。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：