本发明专利技术公开了ZmELF3.1蛋白及其功能缺失突变体在调控玉米雄穗分支数中的应用。本发明专利技术用拟南芥ELF3的蛋白序列为基础，通过在玉米基因组数据库的同源比对获得2个玉米的ELF3基因，分别命名为ZmELF3.1和ZmELF3.2。本发明专利技术进一步利用RISPR/Cas9基因编辑技术，将玉米ZmELF3.1基因突变后，其功能缺失突变体在长日照和短日照条件下均表现出雄穗分支数增加的表型，由此确定玉米ZmELF3.1基因对玉米雄穗分支数增加起着至关重要的调控作用。本发明专利技术不仅对调控玉米雄穗分支数增加具有应用前景，还可将其应用于玉米自交系改良和杂交育种。将其应用于玉米自交系改良和杂交育种。将其应用于玉米自交系改良和杂交育种。
【技术实现步骤摘要】
ZmELF3.1蛋白及其功能缺失突变体在调控作物雄穗分支数中的应用
[0001]本专利技术涉及ZmELF3.1蛋白及其功能缺失突变体的新用途，尤其涉及ZmELF3.1蛋白及其功能缺失突变体在调控作物雄穗分支数中的应用，属于ZmELF3.1功能蛋白及其突变体的新用途领域。
技术介绍
[0002]玉米是全世界种植面积最大的粮食作物、重要的饲料及工业原料，也是我国第一大粮食作物，其产量的提高和稳定直接影响我国的粮食供应安全。玉米是雌雄同株异花授粉作物，雄穗位于植株顶部，雌穗长在植株中部，便于接受花粉。玉米雄穗分支数是雄穗性状的重要组成部分，雄穗分支数与玉米雄穗大小有密切关系，雄穗分支数越多，其对应的雄穗就越大，反之，雄穗则越小。进一步研究表明雄穗大小对雌穗的授粉质量至关重要，雄穗和雌穗间对光合产物有竞争关系，大的雄穗将消耗更多的能量，致使玉米雄穗分支数和籽粒产量间存在显著的负相关关系。
[0003]现有研究表明玉米雄穗性状属于数量性状，受多基因控制，借助于分子标记技术和QTL作图，不同遗传背景、不同环境条件的大量玉米雄穗分支数相关QTL已被检测和定位。但是具体控制玉米雄穗分支数的具体基因少有报道，更没有关于ELF3调控玉米雄穗分支数的报道。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的之一是提供ZmELF3.1蛋白在调控作物雄穗分支数中的应用；
[0005]本专利技术的上述目的是通过以下技术方案来实现的：
[0006]本专利技术利用CRISPR/Cas9基因编辑技术编辑创制了ZmELF3.1蛋白缺陷的突变体zmelf3.1，突变体zmelf3.1在短日照和长日照和条件下比野生型C01雄穗分支数增加100％左右，因此，本专利技术确定ZmELF3.1蛋白或其功能缺陷突变体具有调控作物雄穗分支数等方面的应用。
[0007]本专利技术所述的ZmELF3.1蛋白的氨基酸序列为SEQ ID No.1所示；所述ZmELF3.1蛋白的编码基因的多核苷酸序列为SEQ ID No.2所示。
[0008]更具体的，所述的调控作物雄穗分支数包括使作物雄穗分支数增加，或者是使作物雄穗分支数减少。
[0009]本专利技术提供了一种增加作物雄穗分支数的方法，包括：构建ZmELF3.1基因的基因编辑载体或ZmELF3.1基因的基因敲除载体；将该基因编辑载体或基因敲除载体转入受体植物中得到ZmELF3.1蛋白功能缺陷的转基因作物；所得转基因作物的雄穗分支数显著多于野生型植物。
[0010]本专利技术还提供了一种雄穗分支数显著多于野生型的玉米新品种的培育方法，包括：构建ZmELF3.1基因的基因编辑载体或ZmELF3.1基因的基因敲除载体；将该基因编辑载
体或基因敲除载体转入受体作物玉米中得到ZmELF3.1蛋白功能缺陷的转基因玉米；将筛选得到的雄穗分支数显著多于野生型植物的转基因玉米与不同玉米材料杂交并回交转育，改良杂交种，获得雄穗分支数显著多于野生型的玉米新品种。
[0011]其中，ZmELF3.1基因的基因编辑载体或ZmELF3.1基因的基因敲除载体可以按照本领域的常规构建方法得到。
[0012]作为一种优选的实施方案，本专利技术提供了一种ZmELF3.1基因的基因编辑载体的构建方法，包括：
[0013](1)制备玉米U6
‑
2启动子片段，其中，采用SEQ ID No:3和SEQ ID No:4所述的引物进行PCR扩增得到玉米U6
‑
2启动子片段；
[0014](2)sgRNA表达盒的制备
[0015]用Overlap PCR的方法将带有接头的ZmELF3.1基因的靶点序列和sgRNA骨架序列融合在一起，获得的PCR产物命名为ZmELF3.1
‑
1片段；其中所述的Overlap PCR的引物序列为SEQ ID No:5、SEQ ID No:6和SEQ ID No:7所示；所述sgRNA骨架序列为SEQ ID No:8所示；
[0016]再用Overlap PCR的方法将上一步获得的融合PCR片段和U6
‑
2启动子片段融合为一个片段，获得的PCR产物即为sgRNA表达盒；其中，所用到的PCR引物序列为SEQ ID No:9、SEQ ID No:10和SEQ ID No:11所示；
[0017](3)sgRNA表达盒连接CPB
‑
pUbi
‑
hspcas9载体：将sgRNA表达盒连接到CPB
‑
Ubi
‑
hspcas9载体上获得连接产物，即得。
[0018]本专利技术还提供了一种使增加作物雄穗分支数的方法，包括：(1)将ZmELF3.1蛋白进行功能缺陷突变得到ZmELF3.1蛋白功能缺陷突变体；(2)构建含有所述ZmELF3.1蛋白功能缺陷突变体的编码基因的重组植物表达载体；(2)将所构建的重组植物表达载体转化到植物组织或植物细胞中；(3)将ZmELF3.1蛋白的功能缺陷突变体的编码基因在植物组织或细胞中进行过表达。
[0019]本专利技术所述的ZmELF3.1蛋白的功能缺陷变体可由遗传多态性或人为操作产生，这些操作方法通常为本领域所了解。例如，可以将SEQ ID No.1所示的氨基酸通过一个或多个氨基酸残基的替换、缺失或/和插入而衍生得到的功能缺陷变体。
[0020]本专利技术还提供了一种减少作物雄穗分支数的方法，包括：(1)构建含有所述ZmELF3.1蛋白的编码基因的重组植物表达载体；(2)将所构建的重组植物表达载体转化到植物组织或植物细胞中；(3)将ZmELF3.1蛋白的编码基因在植物组织或细胞中进行过表达。
[0021]将所述ZmELF3.1蛋白的编码基因可操作的与表达调控元件相连接，得到可以在植物中表达该编码基因的重组植物表达载体；该重组植物表达载体可以由5
′
端非编码区、SEQ ID No.2所示的多核苷酸序列和3
′
非编码区组成，其中，所述的5
′
端非编码区可以包括启动子序列、增强子序列或/和翻译增强序列；所述的启动子可以是组成性启动子、诱导型启动子、组织或器官特异性启动子；所述的3
′
非编码区可以包含终止子序列、mRNA切割序列等。合适的终止子序列可取自根癌农杆菌的Ti
‑
质粒，例如章鱼碱合成酶和胭脂碱合成酶终止区。
[0022]所述重组植物表达载体还可含有用于选择转化细胞的选择性标记基因。选择性标记基因用于选择经转化的细胞或组织。标记基因包括：编码抗生素抗性的基因以及赋予除
草化合物抗性的基因等。此外，所述的标记基因还包括表型标记，例如β
‑
半乳糖苷酶和荧光蛋白等。
[0023]另外，本领域技术人员可以将SEQ ID No.2所示的多核苷酸进行优化以增强在植物中的表达效率。例如，可采用目标植物的偏爱密码子进行优化来合成多核苷酸以增强在目标植物中的表达效率。
[0024]本专利技术本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.ZmELF3.1蛋白或其功能缺陷突变体在调控作物雄穗分支数中的应用。2.按照权利要求1所述的应用，其特征在于，所述的调控是增加作物雄穗分支数。3.一种增加作物作物雄穗分支数的方法，包括：构建ZmELF3.1基因的基因编辑载体或ZmELF3.1基因的基因敲除载体；将该基因编辑载体或基因敲除载体转入受体作物中得到ZmELF3.1蛋白功能缺陷的转基因作物。4.按照权利要求3所述的方法，其特征在于，所述ZmELF3.1基因的基因编辑载体的构建方法，包括：(1)制备玉米U6
‑
2启动子片段；(2)sgRNA表达盒的制备；用Overlap PCR的方法将带有接头的ZmELF3.1基因的靶点序列和sgRNA骨架序列融合在一起，获得的PCR产物命名为ZmELF3.1
‑
1片段；再用Overlap PCR的方法将上一步获得的融合PCR片段和U6
‑
2启动子片段融合为一个片段，获得的PCR产物即为sgRNA表达盒；(3)sgRNA表达盒连接CPB
‑
pUbi
‑
hspcas9载体：将sgRNA表达盒连接到CPB
‑
Ubi
‑
hspcas9载体上获得连接产物，即得。5.按照权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤(1)中采用SEQ ID No:3和SEQ ID No:4所述的引物进行PCR扩增得到玉米U6
‑
2启动子片段；步骤(2)中所述的Overlap PCR的引物序列为SEQ ID No:5、SEQ ID No:6和SEQ ID No:7所示...
【专利技术属性】
技术研发人员：谢钰容，王海洋，王宝宝，赵永平，
申请(专利权)人：华南农业大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。