[發(fā)明專利]一種調(diào)控玉米籽粒胚發(fā)育的基因Emb1637的應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110679034.8
• 申請(qǐng)日: 2021-06-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113354721B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-08-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 丁照華;程文;趙蘇嫻;盧增斌;唐媛;王志武;張欣欣
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院
• 主分類號(hào): C07K14/415
• 分類號(hào): C07K14/415;C12N15/29;C12N15/84;A01H5/10;A01H6/46
• 代理公司: 北京東方盛凡知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11562
• 代理人: 張換君

本發(fā)明公開(kāi)了一種調(diào)控玉米籽粒胚發(fā)育的基因Emb1637的應(yīng)用，屬于基因工程領(lǐng)域，本發(fā)明提供如下1)?4)中任一種物質(zhì)在調(diào)控玉米籽粒胚發(fā)育中的應(yīng)用：1)蛋白Emb1637；2)編碼蛋白Emb1637的DNA分子；3)編碼蛋白Emb1637的cDNA分子；4)含有編碼蛋白Emb1637的DNA分子或cDNA分子的重組載體、表達(dá)盒、轉(zhuǎn)基因細(xì)胞系或重組菌；本發(fā)明為玉米轉(zhuǎn)基因和基因編輯提供改造位點(diǎn)，服務(wù)玉米分子育種。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及基因工程技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種調(diào)控玉米籽粒胚發(fā)育的基因Emb1637的應(yīng)用。

背景技術(shù)

玉米(Zea Mays L.)是重要的糧飼兼用作物，在我國(guó)糧食安全保障體系中占有重要地位。近年來(lái)國(guó)內(nèi)對(duì)玉米的需求持續(xù)增加，在國(guó)內(nèi)玉米種植面積不能持續(xù)增加的情況下，創(chuàng)制和改良玉米新品種，提高單位面積產(chǎn)量是解決上述問(wèn)題的關(guān)鍵。玉米的產(chǎn)量和品質(zhì)受到多個(gè)因素的影響，其中玉米胚的發(fā)育水平是決定玉米產(chǎn)量和品質(zhì)的關(guān)鍵。從基因?qū)用嫔涎芯坑衩着甙l(fā)育的分子機(jī)制,既有助于籽粒發(fā)育調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的解析,也可為玉米遺傳改良提供新的種質(zhì)資源和方法途徑。

玉米胚的發(fā)育狀態(tài)是決定玉米產(chǎn)量和品質(zhì)的核心要素之一。玉米籽粒主要由胚乳和胚構(gòu)成。胚的重量占籽粒重量的15％-20％，能夠發(fā)育成完整的玉米植株。玉米籽粒大，即使敗育也可獲得足夠的遺傳分析材料，所以也是研究種子發(fā)育的理想模式系統(tǒng)。

在長(zhǎng)期的科學(xué)研究中，科研人員創(chuàng)制和篩選了大量籽粒發(fā)育相關(guān)的突變體材料，根據(jù)籽粒表型主要分為emp突變體、dek突變體、smk突變體和emb突變體四種類型，其中emb類型突變體主要表現(xiàn)為胚發(fā)育缺陷，胚乳發(fā)育不受影響或影響極小(Clark and Sheridan,1991；McCarty et al.,2005)。目前胚乳發(fā)育研究已經(jīng)取得了顯著進(jìn)展，而胚的研究則相對(duì)較少(Dresselhaus and Jurgens,2021)。

玉米emb突變體是研究胚發(fā)育的良好材料。當(dāng)前已在玉米中鑒定出為數(shù)不多的胚發(fā)育相關(guān)的基因，這些基因幾乎都與質(zhì)體的功能有關(guān)(Li et al.,2015)。如玉米Emb8516(ZmPRPL35-1,RPL35a)、Lem1(RPS9)、Emb12(IF3)、Emb14、DUF177A、Emb8522(PPR8522)、Emb15等。根據(jù)基因的功能，將上述基因分為以下幾類：1)質(zhì)體基因轉(zhuǎn)錄相關(guān)的基因：EMB-7L編碼定位在質(zhì)體的P-PPR蛋白，突變體中大量質(zhì)體相關(guān)基因的表達(dá)發(fā)生改變，影響胚發(fā)育的過(guò)渡期(Yuan et al.,2019)。PPR8522同樣編碼一個(gè)質(zhì)體定位的PPR蛋白，突變體中胚發(fā)育受阻可以提前到授粉后3天的時(shí)間(Sosso et al.,2012)；2)質(zhì)體核糖體蛋白結(jié)構(gòu)相關(guān)的基因：Emb8516編碼質(zhì)體核糖體的大亞基蛋白L35，基因功能缺失會(huì)引起胚發(fā)育停滯在過(guò)渡期(Magnard et al.,2004)。Lem1基因編碼質(zhì)體30S核糖體蛋白S9(PRPS9)，影響胚發(fā)育過(guò)渡期的前一個(gè)階段(Ma and Dooner,2004)。DUF177A定位在質(zhì)體內(nèi)，影響質(zhì)體核糖體蛋白IOJAP的形成，基因突變后導(dǎo)致胚的發(fā)育阻滯在胚發(fā)育的早期(Yang et al.,2016)；3)質(zhì)體蛋白翻譯相關(guān)的基因：Emb12編碼質(zhì)體定位的翻譯起始因子(IF3)，影響胚發(fā)育過(guò)渡期前期(Shenet al.,2013)。Emb16編碼DNA/RNA結(jié)合蛋白WHIRLY1，是質(zhì)體核糖體形成所必須的，該基因突變會(huì)導(dǎo)致胚發(fā)育停滯在過(guò)渡期(Zhang et al.,2013)；4)質(zhì)體核糖體組裝相關(guān)的基因：EMB15編碼定位在質(zhì)體上的核糖體組裝因子，指導(dǎo)核糖體蛋白和核糖體RNA組裝，基因功能喪失導(dǎo)致胚早期發(fā)育速度減緩(Xu et al.,2021)。Emb14編碼一個(gè)定位在質(zhì)體的cGTPase酶，其功能是負(fù)責(zé)質(zhì)體中30S核糖體的形成(Li and Shen et al.,2015)。