玉米木聚糖侧链甲基化的关键基因、表达载体和应用制造技术

本发明专利技术属于作物遗传育种领域，涉及玉米木聚糖侧链甲基化的关键基因、表达载体和应用。本申请以旱胁迫敏感性状为切入点，通过经典图位克隆技术获得的木聚糖合成关键基因ZmGXM1，利用具有特色的突变体和野生型材料及较新颖的分子生物学技术，解析木聚糖合成关键基因通过调节细胞壁形态来调控抗旱能力的作用机制，为研究木聚糖合成相关的基因、细胞壁的形成机制以及抗旱育种提供了新方向和研究材料。

【技术实现步骤摘要】
玉米木聚糖侧链甲基化的关键基因、表达载体和应用
本专利技术属于作物遗传育种领域，涉及玉米木聚糖侧链甲基化的关键基因、表达载体和应用。
技术介绍
在双子叶植物中(以拟南芥为例)，木聚糖合成途径中的关键基因研究的相对明确，但木聚糖侧链的合成及甲基化还未了解清楚。在玉米中，木聚糖合成的相关基因大部分与双子叶植物同源，但合成机制和基因的功能还存在很大得差别，尤其是木聚糖合成后侧链的甲基化相关基因还未被发现，更不清楚其在木聚糖合成中的作用机理。在玉米育种中，提高玉米的抗旱性是实现玉米高产稳产的重要手段。细胞壁合成相关基因在植物抗旱过程中起着关键作用，而木聚糖是细胞壁的重要组成部分，木聚糖合成相关的基因还有很多基因并未发掘，且通过调节细胞壁形态来调控抗旱的作用机制尚不十分清楚。
技术实现思路
本专利技术提出玉米木聚糖侧链甲基化的关键基因、表达载体和应用，本申请以旱胁迫敏感性状为切入点，通过经典图位克隆技术获得的木聚糖合成关键基因ZmGXM1，利用具有特色的突变体和野生型材料及较新颖的分子生物学技术，解析木聚糖合成关键基因通过调节细胞壁形态来调控抗旱能力的作用机制，为研究木聚糖合成相关的基因、细胞壁的形成机制以及抗旱育种提供了新方向和研究材料。本专利技术的技术方案是这样实现的：玉米木聚糖侧链甲基化的关键基因，所述关键基因为ZmGXM1，核苷酸序列如SEQIDNo.1所示，其编码的氨基酸序列如SEQIDNo.4所示。上述的玉米木聚糖侧链甲基化的关键基因的扩增引物对，所述引物对包括正向引物和反向引物，正向引物序列如SEQIDNo.2所示、反向引物序列如SEQIDNo.3所示。包含上述的玉米木聚糖侧链甲基化的关键基因的表达载体。包含上述的关键基因或上述的表达载体的玉米植株。上述的关键基因或上述的表达载体在调节植物气孔状态中的应用。上述的关键基因或上述的表达载体在调控植物次生细胞壁形成中的作用。上述的关键基因或上述的表达载体在调控植物细胞壁的降解和修饰过程中的应用。上述的关键基因或上述的表达载体在培育抗旱、抗倒伏(因为该基因与细胞壁相关，细胞壁跟抗倒伏密切相关)新品种中的应用。本专利技术具有以下有益效果：在双子叶植物中(以拟南芥为例)，木聚糖合成途径中的关键基因研究的相对明确，在玉米中，木聚糖合成的相关基因大部分与双子叶植物同源，但合成机制和基因的功能还存在很大得差别，尤其是木聚糖合成后侧链的甲基化相关基因还未被发现，更不清楚其在木聚糖合成相关基因在旱胁迫应答中的作用。本研究利用图位克隆技术获得与木聚糖侧联甲基化的关键基因ZmGXM1，在此基础上，验证了ZmGXM1基因在干旱胁迫过程中的抗旱性，为提高玉米的抗旱性是实现玉米稳产、降低生产风险的重要途径。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为wi6突变体的表型图。图2为野生型与突变型气孔的扫描电镜图，A表示气孔处于张开状态；B表示气孔处于半关闭状态；C表示气孔处于关闭状态。图3为野生型与突变型细胞壁光学显微镜及透射电镜观察图。图4为野生型和突变型台盼蓝染色和DAB(甲基紫菁)显微镜观察图。图5为wi6基因的初步定位。图6为wi6基因的精细定位。图7为细胞壁可溶性单糖的测定及糖代谢合成路径图。图8为胡萝卜素及ABA合成路径。图9为ZmGXM1组织特异性表达图。图10为ZmGXM1在不同节间茎中的表达图。图11为zmGXM1基因的进化树分析图。图12为ZmGXM1基因PCR产物电泳图。图13为ZmGXM1连接克隆载体的菌体PCR检测图，其中1泳道为空白对照(ddH2O为模板)，2泳道为阴性对照(其他基因的菌斑为模板)，3～9泳道为菌体PCR产物，M为marker5000。图14为ZmGXM1连接过表达载体的双酶切检测验证图。图15为农杆菌阳性克隆检测图。图16为ZmGXM1过量表达拟南芥株系的PCR检测图。图17为ZmGXM1过量表达拟南芥株系的表达情况图。图18为ZmGXM1基因的抗旱性验证图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。玉米木聚糖侧链甲基化的关键基因，所述关键基因为ZmGXM1，核苷酸序列如SEQIDNo.1所示，其编码的氨基酸序列如SEQIDNo.4所示。上述的玉米木聚糖侧链甲基化的关键基因的扩增引物对，所述引物对包括正向引物和反向引物，正向引物序列如SEQIDNo.2所示、反向引物序列如SEQIDNo.3所示。包含上述的玉米木聚糖侧链甲基化的关键基因的表达载体。包含上述的关键基因或权利要求3所述的表达载体的玉米植株。上述的关键基因或上述的表达载体在调节植物气孔状态中的应用。上述的关键基因或上述的表达载体在调控植物次生细胞壁形成中的作用。上述的关键基因或上述的表达载体在调控植物细胞壁的降解和修饰过程中的应用。上述的关键基因或上述的表达载体在培育、抗倒伏(因为该基因与细胞壁相关，细胞壁跟抗倒伏密切相关)新品种中的应用。下面结合具体实施例对本申请的实验进行进一步的解释说明：实施例1、wi6突变体的发现及表型鉴定本课题组前期将含有MU转座子的自交系与综31杂交，在F2分离世代中，发现一类在正常条件或干旱胁迫下，5叶期的玉米植株均表现出萎蔫症状，随着生长发育，表型越来越明显，主要在新叶上表现尤为突出，成熟叶片症状轻微或正常，命名为wi6突变体；与野生型相比，突变体表现为植株矮小、新叶萎蔫卷曲、叶色退绿，叶片失水严重时，从叶尖开始逐渐枯死(图1)。该突变体可能受温度的影响，在高温(中午)条件下，即使水分充足，wi6也会表现出萎蔫性状，在阴雨天、早上或傍晚，突变体萎蔫症状有所减轻。2、生理指标鉴定胁迫下对wi6与野生型各生理生化指标进行测定，结果发现：与野生型相比，wi6叶片中的叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素的含量均显著的降低，降低幅度约50％(表1)；净光合速率(Pn)、气孔导度(Cond)、胞间二氧化碳浓度(Ci)及蒸腾速率(Tromml)都明显低于野生型，且达到差异显著或极显著水平(表2)；叶片相对含水量、渗透势显著降低，脯氨酸、POD、SOD等含量显著上升(表3)。表1wi6与野生型色素含量测定表2wi6与野生型光合相关指标测定数据代表5本文档来自技高网...

【技术保护点】
1. 玉米木聚糖侧链甲基化的关键基因，其特征在于：所述关键基因为ZmGXM1，核苷酸序列如SEQ ID No.1所示。/n

【技术特征摘要】
1.玉米木聚糖侧链甲基化的关键基因，其特征在于：所述关键基因为ZmGXM1，核苷酸序列如SEQIDNo.1所示。


2.权利要求1所述的玉米木聚糖侧链甲基化的关键基因的扩增引物对，其特征在于：所述引物对包括正向引物和反向引物，正向引物序列如SEQIDNo.2所示、反向引物序列如SEQIDNo.3所示。


3.包含有权利要求1所述的玉米木聚糖侧链甲基化的关键基因的表达载体。


4.包含权利要求1所述的关键基因或权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹丽茹，鲁晓民，张前进，郭书磊，张新，王振华，魏昕，魏良明，
申请(专利权)人：河南省农业科学院粮食作物研究所，
类型：发明
国别省市：河南;41