[發明專利]玉米葉片衰老調控基因ZmUPF1、其鑒定引物及應用

有效

• 申請號: 202111065183.1
• 申請日: 2021-09-11
• 公開（公告）號: CN113862291B
• 公開（公告）日: 2022-06-10
• 發明（設計）人: 湯繼華;付志遠;張慧;王洪秋;薛亞東;陳永強;陳曉陽
• 申請（專利權）人: 河南農業大學
• 主分類號: C12N15/55
• 分類號: C12N15/55;C12N9/14;C12Q1/6895;C12N15/11
• 代理公司: 鄭州盈派知識產權代理事務所(普通合伙) 41196
• 代理人: 樊羿;張曉輝

本發明公開了一種玉米葉片衰老調控基因ZmUPF1、其鑒定引物及應用，旨在為玉米自交系的利用提供高效的檢測鑒定方法。本發明通過圖位克隆和轉基因驗證了ZmUPF1基因影響玉米葉片衰老表型，并提供了檢測其影響衰老表型的引物、擴增體系和PCR反應程序；研究了不同單倍型在自交系中的分布和利用潛力；本發明提供的檢測方法準確性高、操作簡單，可為ZmUPF1在持綠性和籽粒機收玉米新品種選育中的利用提供技術支持。

技術領域

本發明涉及基因工程技術領域，具體涉及一種玉米葉片衰老調控基因ZmUPF1、其鑒定引物及應用。

背景技術

植物葉片是光合作用的主要器官，葉片生長過程中，光合產物和營養物質在葉片中不斷積累，當葉片開始衰老時，成熟葉片中積累的光合產物和營養物質被轉移到發育的新葉和籽粒中，是促進發育后期籽粒干物質積累的重要因素（Buchanan-Wollaston etal., 2003）。因此，葉片功能期的延長有助于提高植物產量。玉米是重要的糧食、飼料、化工和能源作物，在工農業生產和保障國家糧食安全方面發揮著不可替代的作用。玉米屬于C4植物，其葉片較C3植物具有更強的光合效率，但玉米的生育期較短，其葉片早衰會嚴重影響籽粒產量和品質；另一方面葉片的適時衰老又是玉米進入成熟期的重要標志，伴隨著莖稈、雌穗和籽粒脫水的起始，是站稈性和籽粒機收的重要次級性狀。

DNA/RNA 解旋酶普遍存在于各個組織器官，研究表明其在植物生物脅迫響應中有重要作用。根據解旋酶共有的基序序列，真核生物的解旋酶包含兩個亞家族，SF1和SF2，其中SF1類解旋酶又可分為Upf1類，Pif1類和UvrD/Rep類三個亞群（Fairman-Williarms etal., 2010）。Upf1類解旋酶可作用于DNA和RNA（JanKowsky, 2011）調控DNA的復制、轉錄終止、翻譯和無義介導的mRNA衰減，從而直接或間接決定細胞的增殖、分化和細胞死亡（Averyet al. 2011）。斑馬魚、小鼠和果蠅中UPF1的敲除導致胚胎致死（Weischenfeldt et al.,2008; Wittkopp et al., 2009; Avery et al., 2011），說明UPF1是動物細胞的生長和發育所必需的解旋酶。植物擬南芥中UPF1基因的T-DNA插入突變導致不同程度的發育異常，如upf1-1/lba1突變體表現早花和伸長的種子表型（Yoine et al., 2006b）、upf1-3突變體在連續光照條件下表現苗期致死表型（Yoine et al., 2006a）、upf1-4突變體的葉片變小（Arciga-Reyes et al., 2006）、upf1-5突變體的葉片衰老加速（Kalyna et al., 2012）。

水稻ospls2突變體（premature leaf senescence2）在幼苗的4-5葉期開始出現葉片損傷和早衰表型，伴隨著葉內ROS的大量積累，遺傳與功能分析表明該突變表型是由Upf1類解旋酶（RBP-59）功能喪失導致的（Gong et al., 2019）。禾本科作物的Upf1類解旋酶包含SF1家族的解旋酶的14個保守的基序（Fairman-Williams et al. 2010），但蛋白結構上與其它Upf1類解旋酶不同，只有保守的RecA1（I, Ia–c, II, III 和Q）和RecA2（IIIa, IV,V, Va, Vb和VI）結構域，相較于人類的IGHMBP2解旋酶缺少了R3H結構域和鋅指結構（DNA特異結合），暗示禾本科作物的Upf1是Upf1類解旋酶的新成員，其作用機制可能與動物中的同源基因不同。

而目前對于玉米ZmUPF1基因調控葉片衰老的生物學機制、其利用途徑有待探索、解決。

發明內容