玉米基因KRN2及其用途制造技术

本发明专利技术涉及植物遗传学与分子育种领域。具体地，本发明专利技术涉及控制玉米穗行数的KRN2基因、与其紧密连锁的分子标记以及它们在分子育种中的应用。

Maize gene KRN2 and its application

The invention relates to the field of plant genetics and molecular breeding. Specifically, the present invention relates to the KRN2 gene controlling the row number of ears in maize, molecular markers closely linked to it and their application in molecular breeding.

【技术实现步骤摘要】
玉米基因KRN2及其用途
本专利技术涉及植物遗传学与分子育种领域。具体地，本专利技术涉及控制玉米穗行数的KRN2基因、与其紧密连锁的分子标记以及它们在分子育种中的应用。
技术介绍
玉米是粮食、饲料和经济兼用作物，是世界第一大粮食作物。近年来，我国粮食总产实现“十二连增”，玉米发挥了重要作用，提高玉米产量对保障我国粮食安全具有重要战略意义。然而，随着我国种植结构的调整，我国玉米种植面积将呈现下降的趋势，但我国玉米需求将随着我国国民经济的快速发展和人民生活水平的不断提高而继续保持刚性增长的趋势。因此，提高玉米单产是增加我国粮食总量的重要途径，深入研究玉米产量性状的遗传基础对提高玉米单产具有重要意义。玉米产量是一个极为复杂的数量性状。在构成玉米产量的诸多因素中，百粒重、穗行数、行粒数是影响玉米产量高低的决定性因素。穗行数是指果穗的籽粒行数，其作为玉米产量性状最重要的构成因子之一，与产量显著正相关。在玉米驯化和遗传改良的过程中，穗行数受到强烈的选择，是多个基因位点控制的结果。因此，探明穗行数形成的遗传机理，以及克隆影响玉米穗行数数量变异的主效和微效数量性状位点(QTL)，对认知玉米产量性状形成的机理和深入了解遗传改良中优良等位基因的选择方式等具有重要意义。同时，还可以为玉米产量等性状的分子育种和遗传改良提供重要的理论指导。然而玉米基因组非常复杂，对数量性状位点(QTL)进行图位克隆存在很大的难度。图位克隆的主要原理是根据基因在图谱上的相对位置来克隆基因。首先利用初级作图群体对所研究的数量性状进行初步的QTL定位，然后结合回交和分子标记辅助选择，对目标QTL进行前景选择，同时进行背景的负向选择，培育目标QTL的近等基因系、染色体片段替换系或渗入系，再利用这些材料构建较大的分离群体，在目标区域设计特异性引物，对QTL进行精细定位，从而将目标QTL缩小到一个很小的基因组区域。在此基础上，利用染色体步移的方法构建覆盖目标区域的重叠群，鉴定出该位点的候选基因，并对候选基因的序列特征和编码产物进行分析和预测，最后通过表达分析或互补测验等进行功能验证。目前，QTL的置信区间通常在10cM以上,可能包含一个主效QTL，也有可能包括多个微效QTL，而多个微效QTL的克隆则进一步加大了难度。分子育种是目前玉米遗传改良的重要途径，而控制目标性状基因的克隆是通过分子育种技术获得具有理想目标性状的新品种的前提。穗行数是玉米产量的主要构成因子之一，提高玉米穗行数对增加玉米产量具有重要的作用。因此，克隆玉米穗行数相关基因可为玉米高产新品种的选育提供新基因，对玉米单产的遗传改良具有重要的作用。并且，对玉米穗行数相关基因的研究也为其他作物，例如水稻、小麦、大麦、高粱中的与穗行数类似的性状特征或同源基因的研究提供重要启示。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供与植物穗行数相关的蛋白KRN2及其编码基因。在一个方面，本专利技术提供一种分离的或纯化的蛋白质，其包含选自以下的氨基酸序列：(1)如SEQIDNO：1所示的氨基酸序列；和(2)与SEQIDNO：1具有至少85％序列同一性且具有调控植物穗行数活性的氨基酸序列。在另一个方面，本专利技术提供编码调控植物穗行数的蛋白质的核酸分子。优选地，所述核酸分子包含选自以下的核酸序列：(1)如SEQIDNO：2或SEQIDNO：3所示的核酸序列；(2)如SEQIDNO：3第310-2400位所示的核酸序列；(3)与SEQIDNO：2、SEQIDNO：3或SEQIDNO：3第310-2400位所示的核酸序列具有至少85％序列同一性且具有调控植物穗行数活性的核酸序列；和(4)在严格条件下与SEQIDNO：2或SEQIDNO：3所示的核酸序列或SEQIDNO：3第310-2400位所示的核酸序列杂交且具有调控植物穗行数活性的核酸序列。如本文所述，术语“严格条件”，通常是指由Sambrook等人，1989和由Haymes等人在：Nucleicacidhybridization，Apracticalapproach，IROPress，Washington，DC(1985)中所描述的条件。DNA杂交的合适的严格条件(例如大约45℃的6.0×氯化钠/柠檬酸钠(SSC)，接着50℃的2.0×SSC洗涤)是本领域的技术人员已知的，或可以在CurrentProtocolsinMolecularBiology，JohnWiley&Sons，N.Y.，1989，6.3.1-6.3.6中找到。例如，洗涤步骤中的盐浓度可以从50℃的大约2.0×SSC的低严格条件到50℃的大约0.2×SSC的高严格条件。另外，洗涤步骤中的温度可以从室温(大约22℃)的低严格条件增加到大约65℃的高严格条件。温度和盐都可以变化，或者温度或盐浓度中的一种可以保持恒定，而另一个变量发生变化。例如，中等严格条件可以为大约2.0×SSC的盐浓度和大约65℃的温度，高严格条件可以为大约0.2×SSC的盐浓度和大约65℃的温度。在一个实施方案中，用于本专利技术中核酸序列杂交的严格条件是指在6×SSC，0.5％SDS的溶液中，在65℃下杂交，并且在65℃下用2×SSC，0.1％SDS和1×SSC，0.1％SDS各洗膜一次。本领域技术人员已知，“穗粒数”是指衡量果穗籽粒多少的数量性状。根据结穗形式的不同，穗粒数在不同的植物中有不同的构成因子。例如，在玉米、小麦、大麦中，穗粒数主要由穗行数和行粒数构成；在水稻、高粱中，穗粒数则由枝梗数和每个枝梗的粒数构成；而在拟南芥中，籽粒多少则由花序数量所决定。因此，本文所述的“穗行数”不仅包括玉米、小麦、大麦中的“穗行数”性状，也包括水稻、高粱中与“穗行数”相似的性状，如“枝梗数”，以及其他植物中类似的性状，例如拟南芥的花序数量。实际上，不同植物中调控穗行数的内在遗传机制具有共通性，例如，均涉及植物花序发育的调节(参见例如JunkoKyozuka,HirokiTokunagaandAkikoYoshida.Controlofgrassinflorescenceformbythefine-tuningofmeristemphasechange.CurrentOpinioninPlantBiology2014,17:110–115)。因此，本领域技术人员可以合理预期，本专利技术的KRN2基因不仅能调控玉米的“穗行数”，也能够调控其他植物中与“穗行数”相似的性状，例如以上提及的小麦等作物的穗行数、水稻等作物的枝梗数以及拟南芥的花序数。如本文使用，术语“序列同一性”是指两个最佳比对多核苷酸序列或两个最佳比对多肽序列相同的程度。最优序列比对通过手动地比对两个序列，例如，参考序列和另一个DNA序列，以在具有适当内部核苷酸插入、缺失或间隙的序列比对中最大限度地提高核苷酸匹配的数目来建立。如本文使用，术语“参考序列”是指SEQIDNO:1所示的氨基酸序列或SEQIDNO：2和3所示的核酸序列。如本文使用，术语“％序列同一性”或“％同一性”是同一性分率乘以100。与参考序列最佳比对的序列的“同一性分率”是最佳比对中的核苷酸匹配的数目，除以参考序列中的核苷酸总数，例如，整个参考序列全长中的核苷酸总数。因此，本专利技术的一个实施方案提供包含序列的DNA分子，所述序列在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种分离的或纯化的蛋白质，其包含选自以下的氨基酸序列：(1)如SEQ ID NO：1所示的氨基酸序列；和(2)与SEQ ID NO：1具有至少85％序列同一性且具有调控植物穗行数活性的氨基酸序列。

【技术特征摘要】
1.一种分离的或纯化的蛋白质，其包含选自以下的氨基酸序列：(1)如SEQIDNO：1所示的氨基酸序列；和(2)与SEQIDNO：1具有至少85％序列同一性且具有调控植物穗行数活性的氨基酸序列。2.一种核酸分子，其编码如权利要求1所述的蛋白质。3.一种核酸分子，其包含选自以下的核酸序列：(1)如SEQIDNO：2或SEQIDNO：3所示的核酸序列；(2)如SEQIDNO：3第310-2400位所示的核酸序列；(3)与SEQIDNO：2、SEQIDNO：3或SEQIDNO：3第310-2400位所示的核酸序列具有至少85％序列同一性且具有调控植物穗行数活性的核酸序列；和(4)在严格条件下与SEQIDNO：2或SEQIDNO：3或SEQIDNO：3第310-2400位所示的核酸序列杂交且具有调控植物穗行数活性的核酸序列。4.权利要求3所述的核酸分子，其中严格条件是指在6×SSC，0.5％SDS的溶液中，在65℃下杂交，并于65℃用2×SSC，0.1％SDS和1×SSC，0.1％SDS各洗膜一次。5.一种重组DNA分子，包括权利要求2或3所述的核酸分子和与其可操作连接的异源启动子。6.一种表达盒，包含权利要求5所述的重组DNA分子。7.一种重组载体，包含权利要求6所述的表达盒。8.一种宿主细胞，包含权利要求7所述的重组载体。9.一种转基因植物细胞，包含权利要求5所述的重组DNA分子。10.一种转基因植物及其部...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨小红，李建生，陈文康，张璇，蔡立春，张义荣，
申请(专利权)人：中国农业大学，
类型：发明
国别省市：北京,11