[發明專利]ZmSPL基因在調控玉米柱頭乳突細胞發育中的應用

有效

• 申請號: 201910989830.4
• 申請日: 2019-10-17
• 公開（公告）號: CN112680471B
• 公開（公告）日: 2023-08-01
• 發明（設計）人: 王海洋;魏洪彬;孔德鑫;趙永平;王寶寶;段亞平;趙斌斌;劉宇婷;李全權
• 申請（專利權）人: 華南農業大學
• 主分類號: C12N15/82
• 分類號: C12N15/82;C12N15/29;A01H5/02;A01H6/46
• 代理公司: 北京思元知識產權代理事務所(普通合伙) 11598
• 代理人: 余光軍;霍雪梅

本發明公開了ZmSPL基因在調控玉米柱頭乳突細胞發育中的應用。本發明利用CRISPR/Cas9轉基因技術敲除玉米ZmSBP14基因，ZmSBP10基因和ZmSBP26基因，通過基因型鑒定，分別獲得了Zmsbp14單突變體和Zmsbp14/10/26三突變體，其中，在玉米Zmsbp14單突植株中觀察到雌穗花絲的乳突細胞減少，而三突變體植株的花絲則完全缺少乳突細胞。本發明確定ZmSBP14基因，ZmSBP10基因或ZmSBP26基因能對玉米柱頭乳突細胞的發育或數量進行調控，為玉米乳突細胞的發育遺傳改良提供了理論依據，在培育玉米新品種或玉米的遺傳改良上具有重要的應用前景。

技術領域

本發明涉及ZmSPL基因在調控玉米生長發育中的應用，尤其涉及三個同源基因ZmSBP14基因，ZmSBP10基因和ZmSBP26基因在調控玉米柱頭乳突細胞發育中的應用，屬于ZmSPL基因的新用途領域。

背景技術

玉米(Zea?mays?L.)雌穗的小花包括柱頭、花柱和子房三部分。通常所講的花絲即為柱頭，它對于粘著花粉以及子房的受精結實具有重要的作用。玉米花絲在縱軸方向各個部位都著生有乳突細胞，即茸毛?；ńz乳突細胞的作用是接受并粘著花粉以利于受精結實。成熟玉米花絲的各個部位都分布著茸毛，但茸毛并不是同時出現在花絲的各個部位，它的出現伴隨著花絲內部導管的發育。根據茸毛發生與否，將花絲的發育過程分為3個階段：

(1)花絲發育初期(長度為0.1～0.2cm)：此時果穗中下部花絲剛剛形成，此時茸毛沒有出現；

(2)花絲發育中期(長度為0.3～16cm)：花絲長度為0.3～0.6cm時，維管組織開始分化。首先分化出第1條木質部導管，此時在花絲的頂部出現茸毛。當花絲長度在1～2cm時,花絲維管組織內分化出第2條木質部導管,茸毛在花絲的中部出現。果穗上花絲繼續發育,并繼續伸長。當花絲達到2～3cm時,維管組織分化出第3條木質部導管，此時茸毛在花絲的基部出現,并且茸毛數量少于中部和頂部。此后花絲繼續生長(3～16cm),內部結構進一步分化。導管繼續分化形成一列(6～7條),茸毛也不斷伸長,并且頂部的茸毛發育最好,生長速率最快,數量最多。茸毛發生與導管分化是相伴出現的；

(3)花絲發育后期(16～42cm)：此期開始時花絲剛剛抽出苞葉，生長速率達到最大，木質部導管的管腔增大、對花絲的支持作用以及輸送營養物質的功能進一步增強。茸毛的長度和數量繼續增加,這更有利于粘著花粉,使吐絲小花受精結實。之后花絲生長速率逐漸減慢，茸毛開始皺縮,導管的管壁逐漸增厚、管腔縮小,輸送營養的能力也開始變小。最后茸毛和導管以及整個維管組織皺縮成一團,花絲功能喪失(李金才等，2002)。授粉過程是植物有性生殖的關鍵環節，授粉效率的高低，直接影響了糧食產量。

SPL(SQUAMOSA?promoter?binding?protein-like)是植物特有的一類轉錄因子，含有結合DNA的SBP-box結構域，因此又被稱為SBP轉錄因子，SPL(或SBP)廣泛存在于綠色植物中。SPL在植物形態建成、發育階段轉變、孢子發生、花和果實發育、花青素積累、逆境脅迫應答以及激素信號轉導等多個生理生化過程中發揮重要調控作用(Wang?andWang,.2015)。SPL在擬南芥中有17個基因家族成員，在水稻中有19個，在玉米中有30個基因家族成員(Weiet?al.,2018)。前人的研究報道了5個ZmSPL基因對玉米植株株型和籽粒特征的調控作用，分別為LIGULELESS(LG1)調控葉夾角，UNBRANCHED2(UB2)和UB3調控雄穗分枝數，TASSELSHEATH(TSH4)調控苞葉發育、雄穗分枝數和植株分蘗，TEOSINTE?GLUMEARCHITECTURE1(TGA1)調控籽粒穎殼發育；迄今為止，尚沒有關于ZmSPL基因調控玉米柱頭乳突細胞發育的報道。

發明內容

本發明的主要目的是提供ZmSPL基因在調控玉米柱頭乳突細胞發育中的應用。

本發明的上述目的是通過以下技術方案來實現的：