[發(fā)明專利]玉米籽粒大小基因ZmUrb2、其表達(dá)產(chǎn)物、其克隆引物、其表達(dá)載體及應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711459421.0
• 申請(qǐng)日: 2017-12-28
• 公開（公告）號(hào): CN107858360B
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 湯繼華;王洪秋;付志遠(yuǎn);李文學(xué);郭戰(zhàn)勇;張雪海;康定明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 河南農(nóng)業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): C12N15/29
• 分類號(hào): C12N15/29;C12N15/11;C12N15/82;C07K14/415;A01H5/10;A01H6/46
• 代理公司: 河南科技通律師事務(wù)所 41123
• 代理人: 樊羿;張建東

本發(fā)明公開了一種玉米籽粒大小基因ZmUrb2、其表達(dá)產(chǎn)物、其克隆引物、其表達(dá)載體及應(yīng)用，通過(guò)多種手段解析一份玉米籽粒大小自然突變體材料的調(diào)控機(jī)制，克隆了調(diào)控玉米籽粒大小和生育期的基因ZmUrb2，驗(yàn)證了其功能并發(fā)掘了其有利單倍型，為玉米育種的應(yīng)用實(shí)踐打下基礎(chǔ)。ZmUrb2突變可以導(dǎo)致突變體材料對(duì)特定抗生素的敏感性降低，會(huì)導(dǎo)致pre?rRNA加工滯后，使生長(zhǎng)發(fā)育有明顯缺陷，利用涵蓋熱帶、亞熱帶和溫帶的479份玉米自然群體材料篩選出ZmUrb2區(qū)段的具有較高的基因表達(dá)量、較長(zhǎng)的粒長(zhǎng)和較短的生育期的最優(yōu)單倍型，可用于改良玉米籽粒粒型和生育期，對(duì)提高玉米產(chǎn)量和改良熱帶玉米材料到溫帶種植提供幫助。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于玉米遺傳育種技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種玉米籽粒大小基因ZmUrb2、其表達(dá)產(chǎn)物、其克隆引物、其表達(dá)載體及應(yīng)用。

背景技術(shù)

糧食高產(chǎn)和穩(wěn)產(chǎn)是植物科學(xué)研究的重要目標(biāo)。玉米不僅是主要的糧食來(lái)源，而且也是重要的飼料和工業(yè)原材料，對(duì)于國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有十分重要的作用。隨著人口增加和耕地減少，玉米的地位將會(huì)越來(lái)越重要。

穗粒數(shù)、粒重和單位面積穗數(shù)是玉米產(chǎn)量構(gòu)成的基本要素，穗粒數(shù)由穗行數(shù)和行粒數(shù)決定，粒重由籽粒大小和容重決定。“粒型”不僅包括籽粒大小（長(zhǎng)、寬、厚），還涉及籽粒形狀，粒型相關(guān)性狀直接決定了籽粒的庫(kù)容大小，是形成粒重的直接決定因子（Austin et al.， 1996；Peng et al.， 2011；Li et al.， 2013.）。玉米籽粒發(fā)育是一個(gè)連續(xù)而又復(fù)雜的生物學(xué)過(guò)程，是由許多不同的基因緊密協(xié)作調(diào)控的。玉米籽粒大小是一個(gè)復(fù)雜的數(shù)量性狀，是影響玉米產(chǎn)量的關(guān)鍵因素之一，也正是受到籽粒發(fā)育過(guò)程中不同的基因調(diào)控的。

大量研究表明作物的籽粒大小受到籽粒自身建成和后期發(fā)育的直接影響，籽粒的發(fā)育決定著籽粒最終的大小（Conlon，Raft，1999；Day，Lawrence，2000.），同時(shí)作物籽粒大小是經(jīng)過(guò)人類長(zhǎng)期馴化選擇的結(jié)果。雖然籽粒大小是一個(gè)非常直觀的產(chǎn)量性狀，長(zhǎng)期以來(lái)受到眾多研究者的重視，但對(duì)于形成最終籽粒大小的遺傳機(jī)制和分子調(diào)控機(jī)理的研究進(jìn)展還比較有限。

水稻中關(guān)于粒型和籽粒大小的研究較為充分，中國(guó)科學(xué)院上海生命科學(xué)研究院克隆出的控制粒重的GW2位點(diǎn)基因，該基因控制細(xì)胞數(shù)目和穎殼大小，從而影響胚乳細(xì)胞數(shù)目和大小、籽粒灌漿速度，最終影響籽粒長(zhǎng)寬和粒重，這個(gè)位點(diǎn)編碼的一種未知的泛素E3環(huán)型連接酶可能與泛素-蛋白體的降解途徑密切相關(guān)（Song等，2007.）。Motoyuki（2005）構(gòu)建了一套Habataki（秈稻）×Koshihikan（粳稻）的RIL群體并利用這套群體定位到了調(diào)控水稻穗粒數(shù)的QTL位點(diǎn)Gnl，通過(guò)進(jìn)一步的研究證明了改位點(diǎn)由Gnla和Gnlb共同組成。其中Gnla位點(diǎn)可以通過(guò)編碼一種細(xì)胞分裂素氧化酶/脫氫酶來(lái)降解細(xì)胞分裂素氫受體，從而可以使花器分生組織細(xì)胞分裂素得到逐漸積累，進(jìn)而使生殖器官的細(xì)胞數(shù)也逐漸變多，最終導(dǎo)致粒重增加。在前幾年克隆的水稻籽粒大小的相關(guān)基因，如控制水稻粒長(zhǎng)得主效QTL GS3（Fanet al.，2006，2009；Li et al.，2004.）、粒寬的QTL GW2（Song et al.，2007.）、GW5（qSW5）（Shomura et al.，2008；Wan et al.，2008；Weng et al.，2008.）等，都有著各自不同的調(diào)控作用機(jī)制。