一个玉米抗盐QTL及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种玉米抗盐主效QTL及其应用。所述玉米抗盐QTL基因，其编码核苷酸序列选自：(a)SEQ ID No.1所示的序列；(b)SEQ ID No.1所示的序列经取代、缺失和/或增加一个或多个核苷酸且表达相同功能蛋白质的核苷酸序列。在此抗盐QTL基因内，鉴定了一个在抗感材料间存在差异的插入缺失标记。该标记与玉米抗盐性连锁，可作为玉米抗盐分子标记，本发明专利技术提供了检测该抗盐分子标记的引物和方法。由于玉米抗盐属数量性状遗传，表型分析耗时费力，本发明专利技术所述的QTL基因、分子标记和引物可以应用于玉米的抗盐育种。

A Salt-tolerant QTL for Maize and Its Application

【技术实现步骤摘要】
一个玉米抗盐QTL及其应用
本专利技术属于基因工程
，具体涉及本专利技术涉及一种玉米抗盐主效QTL及其应用。
技术介绍
盐碱胁迫在自然界中分布广泛，是对农业生产影响较大的非生物胁迫，已成为制约农业可持续发展的关键问题。近年来，全球盐碱化进程的加快进一步加重了盐碱对农业生产的威胁。我国是耕地受盐碱化危害较严重的国家之一，在北方耕地盐碱化较南方更为严重，而作为我国粮食生产的主产区，不断加剧的耕地盐碱化，势必威胁到粮食生产和粮食安全。因此如何开发利用大面积的盐碱地，合理应对盐碱胁迫对农业生产(尤其是主要作物生产)的负面影响，对维持我国农业生产的可持续发展有重要意义。玉米对盐胁迫十分敏感(王丽燕，2005)。玉米中的研究表明，不同玉米自交系的抗盐能力存在显著差异。已有一些研究尝试通过各种技术手段进行相关基因的挖掘与分子克隆，但目前为止只有极少数玉米抗盐QTL被精细定位或克隆，这已然成为玉米抗盐分子标记开发和抗盐玉米培育的主要瓶颈。因此，克隆抗盐QTL基因,研究其介导抗盐的分子机制，开发用于抗盐玉米培育的分子标记已成为抗盐玉米改良的首要关键任务。植物在受到盐胁迫时，根系从土壤中吸收过量的Na+，同时K+吸收受阻，导致组织中K+/Na+比率失衡，最终导致离子毒害，因此维持Na+、K+浓度的稳态及K+/Na+比率平衡在植物抗盐能力形成过程中发挥着重要的作用(Zhuetal.,2002；MunnsandTester,2008；Jiangetal.,2012)。已有的研究结果表明，玉米在盐胁迫条件下生长时，不同玉米自交系叶片中积累的Na+浓度以及K+/Na+比率存在显著差异(Zhaoetal.,2010；Chenetal.,2016)，但相关QTL基因只有极少数被精细定位/克隆，因此克隆调控玉米Na+、K+浓度以及K+/Na+比率的QTL基因对抗盐玉米的改良具有重要意义。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术的目的之一在于提供一种玉米抗盐QTL基因，所述基因其编码核苷酸序列选自：(a)SEQIDNo.1所示的序列；(b)SEQIDNo.1所示的序列经取代、缺失和/或增加一个或多个核苷酸且表达相同功能蛋白质的核苷酸序列。同时，本专利技术还提供了上述玉米抗盐QTL基因所编码的蛋白质。上述蛋白质，其氨基酸序列如序列表中SEQIDNo.2所示。对于上述玉米抗盐QTL基因，本专利技术的专利技术人发现两个亲本自交系黄C和X178的抗盐性存在显著差异，以黄C和X178的RIL群体为材料，本专利技术利用QTL分析及其它生物信息学手段，克隆了玉米抗盐QTL基因，命名为ZmNC2，该基因编码区长度为2109bp(详细序列见SEQIDNo.1)，编码702个氨基酸(详细序列见SEQIDNo.2)。本专利技术的目的在于提供一种玉米抗盐主效QTL，其特征在于，该主效QTL位于4号染色体55,074-55,085kb的位置。为了筛选适合抗盐分子标记的DNA序列变异，专利技术人对抗盐自交系黄C和盐敏感自交系X178基因组DNA进行了重测序，通过数据分析和基于PCR产物的测序验证，鉴定到一个抗感材料间存在差异的12586bp(具体序列见SEQIDNo.3)插入片段，将该插入片段命名为ZmNC2-InDel。该插入仅存在于盐敏感材料X178中，导致ZmNC2的转录水平下降，进而影响其盐敏感性，适合用于分子标记。本专利技术的目的也在于提供一种玉米抗盐相关的分子标记，所述分子标记表现为SEQIDNo.3所示核苷酸序列在上述抗盐QTL基因中插入或缺失。上述分子标记，进一步地，表现为SEQIDNo.3所示核苷酸序列在所述抗盐QTL基因中的第一个内含子中插入或缺失。上述分子标记，进一步地，在所述抗盐QTL基因中插入SEQIDNo.3所示核苷酸序列的个体为盐敏感型；所述抗盐QTL基因缺失SEQIDNo.3所示核苷酸序列的个体为抗盐型。同时，本专利技术还提供了用于检测权利上述分子标记的引物对，包括：引物对Ⅰ和引物对Ⅱ，所述引物对Ⅰ为引物ZmNC2-F1和引物ZmNC2-R1，所述引物对Ⅱ为引物ZmNC2-InDel-F1和引物ZmNC2-R1；所述引物ZmNC2-F1、ZmNC2-InDel-F和ZmNC2-R1序列如下：引物ZmNC2-F1：GAATCTTGGCCACGAACTTG；引物ZmNC2-InDel-F：CTAGTAGCTGGCTCCCTTCC；引物ZmNC2-R1：CCTTCCCCATCTCTGAGCTC。利用上述引物对，以所述待测玉米基因组DNA为模板进行PCR扩增，如果用引物对Ⅰ扩增后得到318bp的片段，其序列SEQIDNo.4所示，如用引物对Ⅱ扩增后没有片段，则为抗盐型；如果用引物对Ⅰ扩增后没有片段，用引物对Ⅱ扩增后得到1206bp的片段，其序列SEQIDNo.5所示，则为盐敏感型。同时，本专利技术还提供了一种用于检测上述分子标记的试剂盒，包括上述的引物对。进一步地，所述试剂盒还包括用于PCR扩增的酶和试剂，用利用上述引物对进行PCR扩增。本专利技术的目的还在于提供一种检测玉米是否抗盐的方法，包括：对待测玉米进行上述分子标记的检测，根据检测结果判断其是否抗盐。上述方法中，所述方法包括：利用上述引物对，或者上述试剂盒，以所述待测玉米基因组DNA为模板进行PCR扩增；根据扩增结果判断是否抗盐：如果用引物对Ⅰ扩增后得到318bp的片段，其序列SEQIDNo.4所示，用引物对Ⅱ扩增后没有片段，则为抗盐型；如果用引物对Ⅰ扩增后没有片段，用引物对Ⅱ扩增后得到1206bp的片段，其序列SEQIDNo.5所示，则为盐敏感型。上述抗盐QTL基因、上述蛋白质、上述主效QTL、上述述的分子标记、上述引物对，上述试剂盒在玉米抗盐育种中的应用。本专利技术的有益效果(1)本专利技术提供了一种新的玉米抗盐主效QTL，及其相关的抗盐QTL基因的核苷酸序列和其对应的蛋白质氨基酸序列，并且在此抗盐QTL基因内，鉴定了一个位于其内含子中插入或缺失的，与玉米抗盐性连锁的大片段，该片段的插入或缺失，可作为玉米抗盐分子标记。本专利技术还提供了一种用于检测本专利技术的玉米抗盐分子标记的引物对和试剂盒，以及检测玉米是否抗盐的方法。(2)由于玉米抗盐属数量性状遗传，表型分析耗时费力，上述的玉米抗盐主效QTL、抗盐QTL基因及其蛋白质、分子标记、引物对和试剂盒都可以应用于玉米抗盐育种中，在玉米种子期间或子叶长出的早期阶段就可鉴定，省时而且准确，可以加速玉米抗盐品种选育进程。附图说明图1为抗盐QTL基因ZmNC2的定位及遗传验证；其中(A)为基于黄C/X178RIL群体的QTL分析确定的抗盐主效QTL，及其相关基因ZmNC2的位置；(B)为转录组测序比较ZmNC2基因在黄C和X178中的表达水平；(C)为利用CRSPR-Cas9敲除后的基因和原基因序列的比较；(D)为pBUE411-ZmNC2载体结构示意图；(E)为在对照或盐处理条件下生长了2周的野生型和ZmNC2基因敲除植株(ZmNC2crispr-1，ZmNC2crispr-2)的生长情况；其中标尺大小为10cm。图2为ZmNC2基因的结构示意图。图3为ZmNC2基因全长编码序列PCR扩增的电泳图；其中1为以来自黄C幼苗的cDNA为模板，用ZmNC2特异的引物(ZmNC2-gene本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种玉米抗盐QTL基因，其特征在于，其编码核苷酸序列选自：(a)SEQ ID No.1所示的序列；(b)SEQ ID No.1所示的序列经取代、缺失和/或增加一个或多个核苷酸且表达相同功能蛋白质的核苷酸序列。

【技术特征摘要】
1.一种玉米抗盐QTL基因，其特征在于，其编码核苷酸序列选自：(a)SEQIDNo.1所示的序列；(b)SEQIDNo.1所示的序列经取代、缺失和/或增加一个或多个核苷酸且表达相同功能蛋白质的核苷酸序列。2.权利要求1所述玉米抗盐QTL基因所编码的蛋白质，其氨基酸序列如序列表中SEQIDNo.2所示。3.一种玉米抗盐主效QTL，其特征在于，该主效QTL基因位于4号染色体上55074-55085kb的位置。4.一种玉米抗盐相关的分子标记，其特征在于，所述分子标记表现为SEQIDNo.3所示核苷酸序列在权利要求1所述抗盐QTL基因中插入或缺失。5.根据权利要求4所述的分子标记，其特征在于，在权利要求1所述抗盐QTL基因中插入SEQIDNo.3所示核苷酸序列的个体为盐敏感型；权利要求1所述抗盐QTL基因缺失SEQIDNo.3所示核苷酸序列的个体为抗盐型。6.用于检测权利要求4-5任一项所述分子标记的引物对，其特征在于，包括：引物对Ⅰ和引物对Ⅱ，所述引物对Ⅰ为引物ZmNC2-F1和引物ZmNC2-R1，所述引物对Ⅱ为引物ZmNC2-InDel-F1和引物ZmNC2-R1；所述引物ZmNC2-F...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋才富，张鸣，
申请(专利权)人：中国农业大学，
类型：发明
国别省市：北京,11