ZmCOL3蛋白及其编码基因在降低玉米株高和减小玉米叶夹角中的应用制造技术

本发明专利技术涉及植物基因工程技术领域，尤其涉及ZmCOL3蛋白及其编码基因在降低玉米株高和减小玉米叶夹角中的应用。通过抑制ZmCOL3蛋白的编码基因的表达，可以显著减小玉米叶夹角、降低玉米株高、降低玉米穗位。降低玉米穗位。降低玉米穗位。

【技术实现步骤摘要】
ZmCOL3蛋白及其编码基因在降低玉米株高和减小玉米叶夹角中的应用


[0001]本专利技术涉及植物基因工程
，尤其涉及ZmCOL3蛋白及其编码基因在降低玉米株高和减小玉米叶夹角中的应用。

技术介绍

[0002]基因组编辑是一种对基因组进行定向精确修饰的技术，主要包括锌指核酸酶(Zinc
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Finger Nucleases，ZFNs)，类转录激活因子效应物核酸酶(Transcription Activator
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Like Effector Nucleases，TALENs)和规律成簇的间隔短回文重复系统(clustered regularly interspaced short palindromic repeats/CRISPR
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associated nuclease，CRISPR/Cas)。CRISPR/Cas系统大致分为I型、II型和Ⅲ型3类，其中II型系统的组成比较简单，只需要Cas9蛋白、tracrRNA和crRNA3种成分即可发挥作用，且具有高效性和易操作性，成为目前应用最广泛的基因组编辑系统。II型CRISPR/Cas系统的特征蛋白为Cas9，Cas9蛋白具有RuvC和HNH两个核酸酶结构域,该结构域负责切割靶DNA的两条链，从而造成靶DNA双链断裂。其中HNH结构域负责切割与crRNA互补的DNA链，切割位点位于原型间隔序列毗邻基序(Protospacer adjacent motif,PAM)上游3bp处，RuvC结构域则负责切割非互补链，切割位点位于PAM上游3
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8bp处。Cas9蛋白同时具有加工产生crRNA以及切割外源核酸的功能。crRNA通过碱基配对与tracrRNA结合形成tracrRNA/crRNA复合物，研究者可以将tracrRNA和crRNA作为两种向导RNA(gRNA)或者将两者融合在一起形成单向导RNA(single guide RNA,sgRNA)。sgRNA能够与Cas9核酸内切酶结合并将Cas9引导至基因组上对靶位点进行切割。CRISPR/Cas9系统使目标基因DNA产生双链断裂，激活细胞内的DNA损伤修复机制，进而产生缺失、敲入等变异。目前，CRISPR/Cas9系统已被迅速地用于拟南芥、烟草、高粱、水稻、小麦、玉米等不同植物基因组的定向编辑研究中，并且获得了较高的诱导突变率和可稳定遗传的基因组编辑植株。
[0003]玉米(Zea mays L.)是重要的粮食和饲料作物，也是现代食品和化学工业的原料，在我国农业生产和经济发展中占有重要地位。玉米基因组的CONSTANS like基因
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ZmCCT家族成员众多，以往的研究认为这些基因主要影响玉米花期表型，其中数个ZmCCT家族成员,如ZmCCT10、ZmCCT9、以及ZmCol3等被分别证明为感受光周期信号传导的CONSTANS like基因，具有较强光周期反应生物学效应的主效基因。但是ZmCOL3与玉米植株高度、玉米叶夹角之间的关系，并未有人研究。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供ZmCOL3蛋白及其编码基因在降低玉米株高和减小玉米叶夹角中的应用，可以快速创制矮株、叶夹角小的玉米种质。
[0005]本专利技术提供ZmCOL3蛋白、或其编码基因、或其抑制因子、或含有其编码基因或抑制因子的生物材料在调控玉米叶夹角中的应用。
[0006]本专利技术提供ZmCOL3蛋白、或其编码基因、或其抑制因子、或含有其编码基因或抑制因子的生物材料在选育叶夹角小的玉米中的应用。
[0007]根据本专利技术所述的应用，通过抑制Zm COL3蛋白的编码基因的表达，以使玉米的叶夹角变小。
[0008]本专利技术提供ZmCOL3蛋白、或其编码基因、或其抑制因子、或含有其编码基因或抑制因子的生物材料在调控玉米株形或穗位高度中的应用。
[0009]本专利技术提供ZmCOL3蛋白、或其编码基因、或其抑制因子、或含有其编码基因或抑制因子的生物材料在选育低株高或低穗位的玉米中的应用。
[0010]根据本专利技术所述的应用，通过抑制ZmCOL3蛋白的编码基因的表达，以使玉米的株高降低或穗位高度降低。
[0011]本专利技术提供创制叶夹角小、较低株高、或较低穗位高度玉米种质的方法，抑制玉米中ZmCOL3蛋白的编码基因的表达。
[0012]根据本专利技术所述的方法，通过CRISPR/Cas9等基因编辑技术或RNAi在玉米中对ZmCOL3蛋白的编码基因进行编辑，抑制所述编码基因的表达。
[0013]本专利技术提供用于创制叶夹角小、较低株高、或较低穗位高度玉米种质的sgRNA，其包括sgRNA1和sgRNA2；
[0014]sgRNA1序列如SEQ ID NO.11所示，sgRNA2序列如SEQ IDNO.12所示。
[0015]本专利技术提供含有所述的sgRNA的CRISPR/Cas9基因敲除载体。
[0016]本专利技术的有益效果：
[0017]本专利技术首次发现，通过抑制ZmCOL3蛋白的编码基因的表达，可以显著减小玉米叶夹角、降低玉米株高、降低玉米穗位,创制理想株型玉米。
[0018]本专利技术所提供的sgRNA和CRISPR/Cas9敲除载体可以显著提高CRISPR/Cas9敲除载体的打靶效率，进而有利于提高玉米基因COL3的敲除效率。
附图说明
[0019]为了更清楚地说明本专利技术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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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。
[0020]图1是本专利技术针对ZmCOL3基因的敲除载体与突变鉴定。
[0021]图2是本专利技术北京
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玉米表型比较；
[0022]*表示P<0.05，差异显著；**表示P<0.01，差异极显著。
具体实施方式
[0023]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术中的附图，对本专利技术中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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作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。
[0024]1材料与方法
MS，30g蔗糖，51.55mg MS vitamin，4g植物凝胶和水混匀得到的，pH 5.8)生根，长到一定高度，暴露在空气中培养3天，移苗。
[0039](6)取植株叶片3厘米左右，放入管中研磨充分，加入500μl的buffer(来自bar基因检测试纸条)，插入bar基因检测试纸条(北京奥创金标生物技术有限公司，货号：A07
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413)，出现阳性条带的植株就为T0代阳性植株。
[0040]1.5转基因成分验证本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.ZmCOL3蛋白、或其编码基因、或其抑制因子、或含有其编码基因或抑制因子的生物材料在调控玉米叶夹角中的应用。2.ZmCOL3蛋白、或其编码基因、或其抑制因子、或含有其编码基因或抑制因子的生物材料在选育叶夹角小的玉米中的应用。3.根据权利要求1或2所述的应用，其特征在于，通过抑制Zm COL3蛋白的编码基因的表达，以使玉米的叶夹角变小。4.ZmCOL3蛋白、或其编码基因、或其抑制因子、或含有其编码基因或抑制因子的生物材料在调控玉米株形或穗位高度中的应用。5.ZmCOL3蛋白、或其编码基因、或其抑制因子、或含有其编码基因或抑制因子的生物材料在选育低株高或低穗位的玉米中的应用。6.根据权利要求4或5所述的应用，其特征在于，通过抑制...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘昌林，谢传晓，石佳鑫，邢瑞霞，朱金洁，祁显涛，
申请(专利权)人：中国农业科学院作物科学研究所，
类型：发明
国别省市：