[發明專利]糖基轉移酶ZmKOB1基因及其在調控玉米雌穗結實性狀或發育上的應用

在審

• 申請號: 202110653667.1
• 申請日: 2021-06-11
• 公開（公告）號: CN115466747A
• 公開（公告）日: 2022-12-13
• 發明（設計）人: 王海洋;陳家歡;李耀耀;趙永平;趙斌斌;王寶寶;孔德鑫
• 申請（專利權）人: 華南農業大學
• 主分類號: C12N15/54
• 分類號: C12N15/54;C12N9/10;C12N15/82;C12N15/113;A01H1/02;A01H5/00;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

本發明公開了糖基轉移酶ZmKOB1基因及其在調控玉米雌穗結實性狀或發育上的應用。本發明從玉米分離得到糖基轉移酶ZmKOB1基因，利用基因超量表達技術獲得了植株表型為行粒數、穗長和穗粒重增加的ZmKOB1超表達株系；進一步利用基因編輯技術敲除玉米ZmKOB1基因獲得了表型為行粒數減少、穗長變短和穗粒重減少的突變體；在玉米自交系遺傳背景下與ZmKOB1超表達株系雜交獲得F₁雜交種，最終確定ZmKOB1用于雜交種行粒數、穗長和穗粒重的遺傳改良，進而提高雜交種的籽粒產量。本發明為玉米行粒數、穗長、穗粒重和雜種優勢利用等方面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應用前景。

技術領域

本發明涉及糖基轉移酶ZmKOB1基因及其應用，尤其涉及從玉米中分離的糖基轉移酶ZmKOB1基因及其在調控玉米雌穗結實或發育性狀以及在培育玉米高產新品種上的應用，屬于糖基轉移酶ZmKOB1基因及其用途領域。

背景技術

玉米(Zea mays L.)是世界上三大糧食作物之一，也是中國的第一大作物，在國民經濟中占有重要地位。隨著人口的不斷增加，中國耕地面積有限，且近期國家產業結構調整減少玉米種植面積，在經濟日益增長、能源日趨緊張的環境下，具有糧食、飼料、工業原料等功能于一身的玉米，將面臨著更大的需求，此種境況下，玉米單株產量的提高對保障中國糧食安全具有重大戰略意義。玉米的單產主要由百粒重、行粒數、穗行數、單位面積有效穗數等構成，其中行粒數作為玉米產量的重要組成因素，不僅其遺傳力較高，而且與產量呈顯著正相關。因此，挖掘影響玉米行粒數基因并解析其調控機理具有重要的理論意義和應用價值。

植物糖基轉移酶(Glycosyltransferases)是一類能夠將糖基轉移到小分子物質上的酶，其小分子物質包括植物激素類，多肽類，蛋白以及次生代謝物等。現有研究結果表明，糖基轉移酶通過調控植物體內生長素的動態平衡，進而參與對非生物逆境的響應以及影響植物下胚軸伸長、葉子發育、種子萌發、籽粒大小、性別決定等生長發育過程。

前期大量研究結果表明，控制玉米行粒數的相關QTL很多，但是這些QTL位點的遺傳效應微小，且不同研究者定位群體親本間所含玉米行粒數的QTL位點不盡一致，說明控制玉米行粒數是受一系列微效多基因控制的復雜數量性狀。盡管現有報道調控玉米行粒數的QTL位點很多，但被成功克隆的基因仍較少。此外，有學者利用玉米雌穗突變體開展了基因的克隆與研究；研究發現雌穗突變體通常是由于激素的合成或者信號轉導途徑發生缺陷造成的。但是這些已報道的玉米突變體由于表型過于極端，對玉米株型、生物量和產量負面影響很大，很難在實際生產中被應用。因此，急需挖掘能夠應用于育種的調控玉米穗部性狀的關鍵基因。

發明內容

本發明的目的之一是從玉米中分離得到糖基轉移酶ZmKOB1基因；

本發明的目的之二是將所鑒定調控玉米穗部性狀以及雜種優勢利用等方面的關鍵基因(糖基轉移酶ZmKOB1)應用于玉米雌穗遺傳改良或者應用玉米育種，包括玉米自交系和雜交種的培育。

為實現上述目的，本發明所采取的技術方案包括：

本發明首先從玉米中分離得到ZmKOB1基因，其CDS的多核苷酸序列為 (a)、(b)、(c)、(d)或(e)所示：

(a)、SEQ ID No.1所示的多核苷酸；或

(b)、編碼SEQ ID No.2所示氨基酸的多核苷酸；或

(c)、與SEQ ID NO.1的多核苷酸的互補序列在嚴謹雜交條件能夠進行雜交的多核苷酸；或

(d)、與SEQ ID No.1所示的多核苷酸至少有90％或以上同源性的多核苷酸；或

(e)、在SEQ ID NO.1所示的多核苷酸的基礎上進行一個或多個堿基的缺失、取代或插入的多核苷酸變體，且該多核苷酸變體所編碼的蛋白仍具有糖基轉移酶的功能或活性。