基因ZmNAL1．1在调控玉米生育期中的应用制造技术

本发明专利技术属于植物基因工程技术领域。具体涉及基因ZmNAL1.1在调控玉米生育期中的应用，本发明专利技术的基因位于玉米第2染色体上，通过降低其表达水平可延迟玉米抽雄期、吐丝期及散粉期。转基因材料和野生型材料之间开花期的差异，是由于该基因编码区发生编辑而引起基因所编码的蛋白水平下降所致，本发明专利技术为玉米开花期改良提供了新的基因资源。提供了新的基因资源。

【技术实现步骤摘要】
基因ZmNAL1.1在调控玉米生育期中的应用


[0001]本专利技术属于植物基因工程
具体涉及基因ZmNAL1.1在调控玉米生育期中的应用，本专利技术的基因位于玉米第2染色体上，控制玉米抽雄、吐丝及散粉等重要农业性状。

技术介绍

[0002]玉米由营养生长向生殖生长转换是玉米生长发育的关键时期，这一转换不仅直接决定植株的开花期，也与植株生殖发育密切相关，从而影响产量。因此，开花期是玉米育种和生产是重要目标性状。同时在农业生产中，玉米开花期性状与其晚熟和早熟性状紧密连锁，开展开花期调控相关研究对玉米生育期遗传改良分子育种、种质资源创新具有重要意义。
[0003]对于植物来说，开花是重要的生理变化，它使大多数植物从营养生长(茎和叶的产生)转变为生殖生长(花序的产生)，是植物生命周期中重要的发育转变过程，在整个生长发育阶段中具有重要作用。开花期受植物自身遗传因子及外界环境因素的双重作用，在该作用的影响下，成花素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化，完成成花诱导。开花期性状一般包括抽雄期、散粉期和吐丝期，为作物进化和适应环境过程中的重要性状。不仅影响玉米生长区域适应性以及对于各种逆境的抗性，还会对玉米产量、质量等多个性状都具有重要影响。发掘控制玉米花期的关键基因、更好地理解玉米花期的调节机制，对于培育、筛选和改良适合不同生态区种植的玉米新品种至关重要。
[0004]鉴于此，本研究利用遗传学的方法，分离了一个位于玉米第2号染色体上，可控制玉米开花期的基因ZmNAL1.1，该基因编码胰蛋白酶类丝氨酸蛋白酶(Trypsin
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like serine proteases)。基于转基因材料的遗传表型和相关分子生物学分析，证实了该基因在控制抽雄、吐丝、散粉期等性状上的生物学功能，ZmNAL1.1的遗传转化可为玉米育种提供基因资源和理论支撑。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供了基因ZmNAL1.1在调控玉米开花期中的应用玉米基因ZmNAL1.1在改良玉米开花期中的应用，所述基因编码的氨基酸序列为SEQ ID NO.3所示。
[0006]为了达到上述目的，本专利技术采取以下技术措施：
[0007]玉米基因ZmNAL1.1在改良玉米生育期中的应用，所述基因编码的蛋白为SEQ ID NO.3所示；
[0008]以上所述的应用，优选的所述的应用包括利用本领域的常规方式，降低玉米基因ZmNA L1.1在玉米中的表达量，或是在玉米中不表达从而延迟玉米生育期，所述的常规方式包括基因ZmNAL1.1的CRISPR编辑，突变，敲除或沉默；
[0009]以上所述的应用，当使用CRISPR编辑时，gRNA为：gRNA1:GAGCTTGTTGATAAGT TGTGTGG；和gRNA2:GTACAAGTAAATCTTGAGGGGGG。
[0010]以上所述的应用，所述的生育期包括：玉米抽雄期、玉米吐丝期和/或玉米散粉期。
与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
[0011]本专利技术在玉米中克隆并证实了一个控制生育期的基因ZmNAL1.1，证实了抽雄期、吐丝期、散粉期与ZmNAL1.1的表达水平的关系，通过降低其表达水平可延迟玉米抽雄期、吐丝期及散粉期。转基因材料和野生型材料之间开花期的差异，是由于该基因编码区发生编辑而引起基因所编码的蛋白水平下降所致。在作用机理上，认为该基因通过影响下游成花转变相关基因的组蛋白修饰水平(乙酰化水平)，调控下游基因的表达，最终影响玉米顶端分生组织(SAM)的活性(大小)，影响玉米的抽雄、吐丝、散粉等开花期性状。因此本专利技术为玉米开花期改良提供了新的基因资源。
附图说明
[0012]图1为玉米ZmNAL1.1基因敲除材料的表型示意图。
[0013]其中：A为玉米ZmNAL1.1基因敲除材料的表型示意图，从左至右分别为：三个转基因杂合植株分离得到的野生型家系WT
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1、WT
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2、WT
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3，三个ZmNAL1.1基因编辑家系cr
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nal1.1
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1、cr
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nal1.1
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2和cr
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nal1.1
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3；B为玉米ZmNAL1.1基因三个敲除系材料抽雄期考察示意图；C为玉米ZmNAL1.1基因三个敲除系材料散粉期考察示意图；D为玉米ZmNAL1.1基因三个敲除系材料吐丝期考察示意图。
[0014]图2为玉米ZmNAL1.1的表达模式分析图；
[0015]其中：A：ZmNAL1.1在根系(Root)、叶片(Leaf)、1cm长度的雌穗(1cm Ear)、3
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5cm长度的雌穗(3
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5cm Ear)及茎顶端分生组织(SAM)等7个组织中的表达分析，其中在茎顶端分生组织(SAM)中高表达；B：ZmNAL1.1在玉米SAM组织中的表达部位，原位杂交结果显示ZmNAL1.1在茎顶端分生组织相邻的叶原基中特异性表达。
[0016]图3为玉米ZmNAL1.1基因敲除材料茎顶端分生组织(SAM)的表型示意图；
[0017]其中：A为玉米ZmNAL1.1基因敲除材料中WT
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1、cr
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nal1.1
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1中SAM组织经过透明处理后的图像；B为WT
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1、cr
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nal1.1
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1材料的SAM组织在宽度、高度、面积以及体积大小上的比较；C为玉米ZmNAL1.1基因敲除材料中WT
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2、cr
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nal1.1
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2中SAM组织经过透明处理后的图像；B为WT
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2、cr
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nal1.1
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2材料的SAM组织在宽度、高度、面积以及体积大小上的比较。
[0018]图4为玉米ZmNAL1.1转录活性分析示意图；
[0019]其中：A为玉米ZmNAL1.1酵母自激活实验图；B为玉米ZmNAL1.1蛋白截短酵母图。图5为CPB
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ZmUbi
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hspCas9载体示意图。
[0020]图6为pGBKT7载体示意图。
具体实施方式
[0021]以下实施实例进一步定义本专利技术，根据以下的描述和实例，本领域技术人员可以确定本专利技术的基本特征，并且在不偏离本专利技术精神和范围的情况下，可以对本专利技术做出适当的完善和修改，以使其适用各种用途和条件。本专利技术所述技术方案，如未特别说明，均为本领域的常规方案；所述试剂或材料，如未特别说明，均来源于商业渠道，或已公开的材料。
[0022]实施例1：ZmNAL1.1克隆
[0023]提取自交系KN5585植株叶片总DNA，根据玉米B73(国家农作物种质中心)基因组参考序列设计引物02323
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.玉米基因ZmNAL1.1在改良玉米生育期中的应用，所述基因编码的蛋白为SEQ ID NO.3所示。2.根据权利要求1所述的应用，所述的改良是降低玉米基因ZmNAL1.1在玉米中的表达量，或是在玉米中不表达从而延迟玉米生育期。3.根据权利要求1所述的应用，所述的生育期为：玉米抽雄期、玉米吐丝期、或玉米散粉期。4.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：张祖新，李楠，宁强，刘磊，
申请(专利权)人：华中农业大学，
类型：发明
国别省市：