[發明專利]一種控制玉米籽粒灌漿的非編碼基因及其應用

有效

• 申請號: 201911353400.X
• 申請日: 2019-12-25
• 公開（公告）號: CN110923235B
• 公開（公告）日: 2022-12-09
• 發明（設計）人: 丁冬;湯繼華;王琪月;薛亞東;張雪海;萬炯;付志遠;李衛華
• 申請（專利權）人: 河南農業大學
• 主分類號: C12N15/113
• 分類號: C12N15/113;C12N15/11;C12N15/82;A01H5/10;A01H6/46
• 代理公司: 鄭州博派知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 41137
• 代理人: 榮永輝

本發明公開了一種控制玉米籽粒灌漿的非編碼基因zma?miR159c，堿基序列如SEQ ID NO.1所示；一種控制玉米籽粒灌漿的非編碼基因zma?miR159c的前體，堿基序列如SEQ ID NO.2所示；一對擴增控制玉米籽粒灌漿的非編碼基因zma?miR159c的克隆引物，堿基序列如SEQ ID NO.3和SEQ ID NO.4所示；一種擴增控制玉米籽粒灌漿的非編碼基因zma?miR159c的表達載體pCAMBIA3301::35S::Pre159c，堿基序列如SEQ ID NO.5所示；該基因可以調控玉米籽粒灌漿以及玉米對重金屬的抗性；基因過表達，可增大玉米籽粒，增強重金屬抗性。

技術領域

本發明屬于玉米遺傳育種技術領域，具體涉及一種控制玉米籽粒灌漿的非編碼基因及其應用。

背景技術

玉米(Zea may L.)作為世界上最重要的糧食、飼料和能源作物之一，在保障世界糧食安全、促進經濟發展及緩解能源危機等方面發揮著不可替代的作用。籽粒是玉米生物學產量最重要的構成因子，而籽粒發育直接決定了籽粒產量。研究表明，玉米籽粒發育是一個連續的生物學過程，涉及一系列復雜的生理生化代謝，可以分為三個主要時期：(1)授粉后0-15天(0-15DAP)，該時期胚和胚乳細胞快速分裂，主要完成胚和胚乳的細胞學構架，決定了光合產物的潛在積累空間；(2)授粉后15-40天(15-40DAP)籽粒快速灌漿，在此期間的灌漿速率高低決定光合產物積累的速度，有效灌漿時間則決定了光合產物積累的時間；(3)授粉后40-70天(40-70DAP)是籽粒脫水成熟期，這一時期完成由逐步衰老的葉片和莖轉化而來的營養物質向籽粒的輸送，籽粒生理成熟。

玉米籽粒發育過程由許多調控基因和功能基因構成的復雜調控網絡進行控制。通過多種基因之間的相互作用，影響玉米籽粒的細胞構架、灌漿速率、有效灌漿時間等與籽粒發育直接相關的性狀，從而造成不同品系材料之間籽粒產量的差異(Santiago etal.2014)；在玉米籽粒發育研究方面，Liu et al.(2011)利用農大108的雙親構建的重組自交系群體進行了兩年兩點的QTL分析，鑒定出6個遺傳穩定的籽粒發育相關QTL；Zhang etal.(2013)利用“永久F2”群體定位了33個遺傳穩定的籽粒發育非條件QTL和12個條件QTL；Maitz et al.(2000)通過篩選籽粒發育突變體克隆了玉米2號染色體上的rgf1基因，該基因主要通過減少淀粉積累造成籽粒飽滿程度降低；該研究同時表明，細胞快速分裂期(尤其是5-10DAP)的糖分吸收決定rgf1基因型玉米籽粒的發育；通過突變體篩選和圖位克隆，Wang et al.(2018)揭示了玉米Urb2基因的自然突變顯著影響籽粒長度和生物學產量。

玉米籽粒灌漿相關性狀對籽粒大小的遺傳改良和玉米單產水平的提高具有重要意義。然而目前在玉米籽粒灌漿相關結構基因和非編碼基因克隆方面仍較為欠缺，亟待發掘籽粒灌漿相關基因并探索其調控機制，進而對玉米產量提高的育種實踐提供理論和材料支撐。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明的目的是提供一種控制玉米籽粒灌漿的非編碼基因，通過多種手段解析一份人工誘變玉米籽粒灌漿突變體的調控機制，克隆了調控玉米籽粒灌漿和籽粒大小的非編碼基因zma-miR159c，并解析其功能；zma-miR159c過表達，一方面會導致其靶基因zmGAMYB轉錄因子表達量下降，進而使玉米籽粒灌漿加快，籽粒大小增加；另一方面引起玉米幼苗對重金屬的抗性增加；可以利用本發明基因構建玉米表達載體，應用于玉米育種，以提高玉米產量以及對重金屬的抗性。

本發明的另一目的是提供了非編碼基因zma-miR159c與玉米籽粒大小相關聯的優異多態性單堿基(SNP)，為該基因在玉米育種中的應用打下理論基礎。

為實現上述目的，本發明的技術方案如下：

本發明提供了一種控制玉米籽粒灌漿的非編碼基因zma-miR159c，其堿基序列特征如SEQ ID NO.1所示；