一种调控玉米苞叶的蛋白质及其相关生物材料与应用制造技术

本发明专利技术公开了一种调控玉米苞叶的蛋白质及其相关生物材料与应用。本发明专利技术公开的调控玉米苞叶的蛋白质为氨基酸序列是序列3的PCD2C蛋白质。本发明专利技术采用CRISPR

【技术实现步骤摘要】
一种调控玉米苞叶的蛋白质及其相关生物材料与应用


[0001]本专利技术涉及植物生物
中，一种调控玉米苞叶的蛋白质及其相关生物材料与应用。

技术介绍

[0002]玉米机收籽粒是种植模式的一次大变革，是实现玉米大面积高产高效生产的关键措施和发展趋势。然而，目前我国推广的玉米品种普遍存在着籽粒脱水速度过慢、收获期含水量过高的问题，严重制约了玉米联合机收的产业化进程。影响玉米成熟期含水量的因素包括品种熟期、果穗苞叶性状和籽粒灌浆后期自身脱水速率；其中，苞叶性状本身即直接影响果穗脱水，且间接影响籽粒水分的散失，是玉米高产、宜机收育种需优先解决的关键性状。
[0003]玉米苞叶是着生在穗柄节上由叶鞘转化成的变态叶，是果穗营养贮存器官，也是玉米植株上果穗的保护器官，为果穗提供良好的发育环境。第一，苞叶通过包裹果穗维持了籽粒发育所需的适宜温度[1]。尤其在玉米生育后期，收获可能遇到冻害的情况下，苞叶可以防止热量的散失，有效地降低降温引起的冻害率[2]。第二，苞叶可以降低逆境环境引起的水分亏缺从而带来的玉米生殖抑制[3]。第三，合理的苞叶覆盖和紧密程度可以有效地降低或消除黄曲霉素的污染[4]。第四，玉米收获时，较长和紧密的苞叶可以阻止病害虫进入到果穗内部，从而有利于降低或阻止病虫害的发生[5，6]。
[0004]玉米果穗属于变态的侧茎，而果穗柄为缩短的茎秆，苞叶就是穗柄节上着生的由叶鞘转化成的变态叶。穗柄有节与缩短的节间分化，每一节有苞叶原基，最终发育为雌穗的苞叶。因此，苞叶的数量与穗柄的节数一致。当苞叶尖从穗部叶鞘伸出后，苞叶面积迅速增大，这一过程持续到吐丝期，且叶色转绿、质地坚韧、紧包花序。果穗与主茎相似，但全部节间都很短，而最上节最短，其它各节逐渐增长，最先长出的是最基部节上的叶，其它各叶构成“果穗苞”，包围和保护“顶生果穗”[7]。这样，果穗节间长度与苞叶的紧实度密切相关。苞叶伸展过程中，叶面积的膨大与苞叶伸长时间和伸展效率有关，与细胞液及细胞壁组成也有一定关系[8]。
[0005]玉米苞叶各表型性状的遗传规律，将决定其选育改良的方向。近几年，受高温旱害的影响，辽宁、黑龙江、山西，山东等多地玉米出现“玉米露顶”现象，玉米雌穗苞叶比穗轴窄，使籽粒裸露在外面，影响灌浆，导致减产；此外，苞叶窄容易招虫害，如双斑萤叶甲虫咬食花丝、金龟子咬食籽粒，也会造成减产。因此，合适的玉米苞叶宽度对玉米的产量提升也具有重要作用。
[0006]适合玉米联合机收品种的基本要求是：生育期较短，后期抗倒伏能力强；更重要的，成熟期籽粒含水量要低，脱水速率快。先期研究表明，玉米苞叶形态结构特征是影响玉米果穗后期脱水速率的最直接因素。Zuber等(1950)提出苞叶宽度是影响玉米籽粒脱水速率的重要因素(Zuber MS.Eeffect of the Y
‑
y factor pair on yield and other agronomic characters in corn.Ph.D.diss.Iowa state college ames,1950,50(01
‑
0245).)。苞叶总长与苞叶总宽是影响苞叶面积的决定性因素，其中苞叶总宽与苞叶总面积的相关性明显大于苞叶总长与苞叶面积的相关性(何丹，王秀全，刘昌明等，玉米苞叶几个农艺性状的相关关系及其遗传研究，玉米科学，2001，9(1)：43
‑
45)。而脱水速率与苞叶覆盖程度呈负相关(Cross HZ,Kabir KM.Evaluation of field dry
‑
down rates in early maize.Crop Science,1989,29(1):54
‑
58.)，闫淑琴等(2007)对9份玉米自交系及所配杂交组合进行测定，结果表明：苞叶脱水速率、穗轴脱水速率与籽粒脱水速率正相关；苞叶数目多，面积大，含水量高，则籽粒脱水速率慢(闫淑琴,苏俊,李春霞等.玉米籽粒灌浆、脱水速率的相关与通径分析.黑龙江农业科学,2007,(4):1
‑
4.)。由此可见，玉米苞叶宽度是影响玉米收获期脱水的重要性状。

技术实现思路

[0007]本专利技术所要解决的技术问题是如何调控玉米苞叶的生长，尤其是如何调控玉米苞叶宽度。
[0008]为解决上述技术问题，本专利技术首先提供了玉米苞叶相关蛋白或调控所述玉米苞叶相关蛋白含量或活性的物质在调控玉米苞叶生长中的应用，所述玉米苞叶相关蛋白(其名称为PCD2C)为如下A1)、A2)或A3)：
[0009]A1)氨基酸序列是序列3的蛋白质；
[0010]A2)将序列表中序列3所示的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且具有相同功能的蛋白质；
[0011]A3)在A1)或A2)的N端或/和C端连接标签得到的融合蛋白质。
[0012]为了使A1)中的蛋白质便于纯化，可在由序列表中序列3所示的氨基酸序列组成的蛋白质的氨基末端或羧基末端连接上如下表所示的标签。
[0013]表：标签的序列
[0014][0015][0016]上述A2)中的蛋白质，为与序列3所示蛋白质的氨基酸序列具有75％或75％以上同一性且具有相同功能的蛋白质。所述具有75％或75％以上同一性为具有75％、具有80％、具有85％、具有90％、具有95％、具有96％、具有97％、具有98％或具有99％的同一性。
[0017]上述A2)中的蛋白质可人工合成，也可先合成其编码基因，再进行生物表达得到。
[0018]上述A2)中的蛋白质的编码基因可通过将序列2所示的DNA序列中缺失一个或几个氨基酸残基的密码子，和/或进行一个或几个碱基对的错义突变，和/或在其5
′
端和/或3
′
端连上上表所示的标签的编码序列得到。其中，序列2所示的DNA分子编码序列3所示的PCD2C。
[0019]上述应用中，所述物质可为下述B1)至B9)中的任一种：
[0020]B1)编码PCD2C的核酸分子；
[0021]B2)含有B1)所述核酸分子的表达盒；
[0022]B3)含有B1)所述核酸分子的重组载体、或含有B2)所述表达盒的重组载体；
[0023]B4)含有B1)所述核酸分子的重组微生物、或含有B2)所述表达盒的重组微生物、或含有B3)所述重组载体的重组微生物；
[0024]B5)含有B1)所述核酸分子的转基因植物细胞系、或含有B2)所述表达盒的转基因植物细胞系；
[0025]B6)含有B1)所述核酸分子的转基因植物组织、或含有B2)所述表达盒的转基因植物组织；
[0026]B7)含有B1)所述核酸分子的转基因植物器官、或含有B2)所述表达盒的转基因植物器官；
[0027]B8)降低PCD2C含量或活性的核酸分子；
[0028]B9)含有B8)所述核酸分子的表达盒、重组载体、重组微生物、转基因植物细胞系、转基因植物组本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.玉米苞叶相关蛋白或调控所述玉米苞叶相关蛋白含量或活性的物质在调控玉米苞叶生长中的应用，所述玉米苞叶相关蛋白为如下A1)、A2)或A3)：A1)氨基酸序列是序列3的蛋白质；A2)将序列表中序列3所示的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且具有相同功能的蛋白质；A3)在A1)或A2)的N端或/和C端连接标签得到的融合蛋白质。2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：所述物质为下述B1)至B9)中的任一种：B1)编码权利要求1中所述玉米苞叶相关蛋白的核酸分子；B2)含有B1)所述核酸分子的表达盒；B3)含有B1)所述核酸分子的重组载体、或含有B2)所述表达盒的重组载体；B4)含有B1)所述核酸分子的重组微生物、或含有B2)所述表达盒的重组微生物、或含有B3)所述重组载体的重组微生物；B5)含有B1)所述核酸分子的转基因植物细胞系、或含有B2)所述表达盒的转基因植物细胞系；B6)含有B1)所述核酸分子的转基因植物组织、或含有B2)所述表达盒的转基因植物组织；B7)含有B1)所述核酸分子的转基因植物器官、或含有B2)所述表达盒的转基因植物器官；B8)降低权利要求1中所述玉米苞叶相关蛋白含量或活性的核酸分子；B9)含有B8)所述核酸分子的表达盒、重组载体、重组微生物、转基因植物细胞系、转基因植物组织或转基因植物器官。3.根据权利要求2所述的应用，其特征在于：B1)所述核酸分子为如下b11)
‑
b15)中的任一种：b11)编码序列是序列表中序列2的cDNA分子或DNA分子；b12)序列表中序列2所示的cDNA分子或DNA分子；b13)序列表中序列3所示的DNA分子；b14)与b11)或b12)或b13)限定的核苷酸序列具有75％或75％以上同一性，且编码权利要求1中所述玉米苞叶相关蛋白的cDNA分子或DNA分子；b15)在严格条件下...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺岩，王琪，夏嫒嫒，崔震海，王淄，
申请(专利权)人：中国农业大学，
类型：发明
国别省市：