控制玉米株高和花期的基因及其应用制造技术

本发明专利技术属于分子遗传学领域。具体涉及控制玉米株高和花期的基因及其在改变玉米株高或花期性状方面的应用。本发明专利技术提供了一个控制玉米株高和花期基因的序列，且公开了利用基因工程手段突变该基因以降低玉米株高或推迟花期的方法。

Genes controlling plant height and florescence of maize and their application

【技术实现步骤摘要】
控制玉米株高和花期的基因及其应用
本专利技术属于分子遗传学领域。具体涉及控制玉米株高和花期的基因及其在改变玉米株高或花期性状方面的应用。本专利技术提供了一个控制玉米株高和花期基因的序列，且公开了利用基因工程手段突变基因以降低玉米株高或延迟花期的方法。
技术介绍
矮化性状带来了作物产量的突破，降低作物株高的方法具有极大的应用潜力。在玉米的主要农艺性状中，株高影响到玉米的抗倒性、光合效能、收获指数，与玉米产量密切相关。因此，在玉米育种实践与种质资源改良工作中，株高性状具有重要的价值。由于株高受主效基因和微效多基因的共同控制，表现为典型的数量性状遗传。尽管有一些调控玉米株高的基因被定位与克隆(华南农业大学.玉米ZmPIF3s突变型蛋白、其编码基因及其在育种上的应用:CN201910273522.1[P].2019-08-02.；杭州瑞丰生物科技有限公司.CYP78A基因在增加玉米株高和增强植株长势中的应用：CN201510230547.5[P].2016-12-07.；中国农业大学.与玉米株高相关基因及其编码蛋白与应用：CN200410037404.4[P].2005-01-26.；中国农业科学院作物科学研究所.利用基因编辑技术创制玉米矮化材料的方法：CN201910371358.8[P].2019-08-16.)，更多的株高性状相关基因有待进一步克隆。在高等植物中，开花代表着从营养生长到生殖生长的转换过程，其在植物体的整个生长发育阶段中具有重要的作用。而何时开花这一生物性状则受到植物体自身遗传因子及外界环境因素的双重作用。在这双重作用的影响下，一系列开花诱导过程在高等植物中具有普遍的规律，即植物体叶片通过感受外界生长条件(光照，温度，湿度等)，在适宜的时间产生成花物质(或叫开花素florigen)，成花物质经过输导组织由叶片运送到茎尖生长点，刺激顶端分生组织成花。开花期是作物进化和适应过程中的重要性状，理解作物开花期性状的遗传基础、克隆候选基因可以提高作物的环境适应能力和可塑性，这对培育适应不同生态区的优良作物品种具有重要的意义，同时也将促进产量等与开花期密切相关的重要生产性状的遗传改良进程。此外，作物的整体生育期主要决定于开花期的长短，适度缩短开花期能够减少整体的生育期，从而降低种植成本。
技术实现思路
本专利技术的目的之一在于提供一个控制玉米株高和花期性状的基因的序列。本专利技术的目的之二在于公开一种降低玉米株高或延迟花期性状的方法。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：本专利技术提供了一种控制玉米株高和花期的基因及其在改变玉米株高或花期性状中的应用，其特征在于：上述基因的核酸序列如SEQIDNO.1-SEQIDNO.4任意一个所示。其中，SEQIDNO.1序列为玉米自交系B73中的基因组序列，SEQIDNO.2序列为玉米自交系KN5585中的基因组序列，SEQIDNO.3序列为玉米自交系B73中的基因编码区序列，SEQIDNO.4序列为玉米自交系KN5585中的基因编码区序列。上述基因的核酸序列经过取代和/或缺失和/或添加一个或多个氨基酸，且具有相同功能的序列也属于本专利技术的内容。在另一方面，本专利技术还提供了一种降低玉米株高或延迟花期的方法，其特征在于：抑制玉米中上述基因编码蛋白的表达和/或活性，选择玉米株高降低或花期延迟的植株。在一些实施方案中，上述蛋白的氨基酸序列如SEQIDNO.5或SEQIDNO.6所示。其中，SEQIDNO.5序列为玉米自交系B73中的基因编码蛋白序列，SEQIDNO.6序列为玉米自交系KN5585中的基因编码蛋白序列。在一些实施方案中，上述抑制蛋白表达和/或活性的方法包括基因编辑、RNA干扰、T-DNA插入、物理或化学诱变中任一种。在一些实施方案中，上述基因编辑采用CRISPR/Cas9方法。在一些实施方案中，上述CRISPR/Cas9方法在玉米中的基因组靶标区域的DNA序列如SEQIDNO.7或SEQIDNO.8所示。在另一方面，本专利技术还提供了一种用于降低玉米株高和花期的试剂盒，其特征在于：包括如下任一种：(1)sgRNA分子，其序列如SEQIDNO.9或SEQIDNO.10所示；(2)所述sgRNA的编码DNA分子；(3)表达所述sgRNA的载体。在另一方面，本专利技术还提供了用上述试剂盒得到的一种玉米突变基因型，其特征在于：所述突变基因型序列如SEQIDNO.11-SEQIDNO.16任意一个所示。本专利技术的优点及有益效果如下：本专利技术利用多亲本高世代自交系群体定位到控制玉米株高性状的基因组区域，该区域并不存在已知的影响株高的基因，只存在一个未知功能的注释基因GRMZM2G331652。利用CRISPR/Cas9方法突变GRMZM2G331652基因，证明该基因能够控制玉米株高性状，并意外发现该基因还能够控制玉米花期性状。利用CRISPR/Cas9基因编辑的方法和编辑后的突变基因型序列，可以降低玉米株高或延迟花期，创制矮化或花期延迟玉米品种，从而提高玉米产量，降低倒伏率，提高种植效率，方便机械化收获，提高玉米的生态适应性。附图说明图1株高QTL定位结果。纵轴表示每个标记关联分析检验的p-value，取-log10，横轴表示染色体的位置。图2基因编辑载体图。各元件英文及缩写含义列举如下：图3利用CRISPR-Cas9技术突变玉米基因后的株高和花期表现。左：突变前；右：突变后。具体实施方式提供以下定义和方法用以更好地界定本申请以及在本申请实践中指导本领域普通技术人员。除非另作说明，术语按照相关领域普通技术人员的常规用法理解。本文所引用的所有专利文献、学术论文、行业标准及其他公开出版物等，其中的全部内容整体并入本文作为参考。如本文所用，“玉米”是任何玉米植物并包括可以与玉米育种的所有植物品种，包括整株植物、植物细胞、植物器官、植物原生质体、植物可以从中再生的植物细胞组织培养物、植物愈伤组织、植物或植物部分中完整的植物细胞，所述植物部分例如胚、花粉、胚珠、种子、叶、花、枝、果实、茎杆、根、根尖、花药等。除非另有所指，核酸以5’至3’方向从左向右书写；氨基酸序列以氨基至羧基方向从左向右书写。氨基酸在本文可以用其通常所知的三字母符号或IUPAC-IUB生物化学命名委员会推荐的单字母符号来表示。同样地，可以用通常接受的单字母码表示核苷酸。数字范围包括限定该范围的数字。如本文所用，“核酸”包括涉及单链或双链形式的脱氧核糖核苷酸或核糖核苷酸多聚物，并且除非另有限制，包括具有天然核苷酸基本性质的已知类似物(例如，肽核酸)，所述类似物以与天然存在的核苷酸类似的方式与单链核酸杂交。如本文所用，术语“编码”或“所编码的”用于特定核酸的上下文时，指该核酸包含指导该核苷酸序列翻译成特定蛋白的必需信息。使用密码子表示编码蛋白的信息。如本文所用，涉及特定多核苷酸或其所编码的蛋白的“全长序列”指具有天然(非合成)内源序列的整个核酸本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种控制玉米株高和花期的基因及其在改变玉米株高或花期性状中的应用，其特征在于：所述基因的核酸序列如SEQ ID NO.1-SEQ ID NO.4任意一个所示；或所述基因的核酸序列序列如SEQ ID NO.1-SEQ ID NO.4任意一个所示的序列经过取代和/或缺失和/或添加一个或多个氨基酸，且具有与SEQ ID NO.1-SEQ ID NO.4所示的序列相同功能的序列。/n

【技术特征摘要】
1.一种控制玉米株高和花期的基因及其在改变玉米株高或花期性状中的应用，其特征在于：所述基因的核酸序列如SEQIDNO.1-SEQIDNO.4任意一个所示；或所述基因的核酸序列序列如SEQIDNO.1-SEQIDNO.4任意一个所示的序列经过取代和/或缺失和/或添加一个或多个氨基酸，且具有与SEQIDNO.1-SEQIDNO.4所示的序列相同功能的序列。


2.一种降低玉米株高或延迟花期的方法，其特征在于：抑制玉米中权利要求1所述基因编码蛋白的表达和/或活性，选择玉米株高降低或花期延迟的植株。


3.根据权利要求2所述降低玉米株高或延迟花期的方法，其特征在于：所述蛋白的氨基酸序列如SEQIDNO.5或SEQIDNO.6所示。


4.根据权利要求2所述降低玉米株高和花期的方法，其特征在于：所述抑制蛋白表达和/或活性的方法包括基因编辑、...

【专利技术属性】
技术研发人员：金敏亮，刘海军，刘相国，许洁婷，严建兵，
申请(专利权)人：未米生物科技江苏有限公司，华中农业大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32