一种玉米抗倒伏基因及其相关蛋白和生物材料的应用制造技术

本发明专利技术公开了一种玉米抗倒伏基因及其相关蛋白和生物材料的应用。本发明专利技术一个技术方案是蛋白质在降低植物倒伏率、提高植物茎秆弯曲力和木质素含量中的应用所述蛋白质为玉米MDR1，其氨基酸序列可为序列表中SEQ ID NO:1。本发明专利技术通过试验证实了将玉米MDR1基因在玉米中过量表达后，可以提高玉米茎秆部木质素的含量和调控玉米叶片的钾含量，从而提高玉米茎秆的茎秆弯曲力并降低玉米植株在大风条件下的倒伏率，提高玉米植株的抗倒伏性。本发明专利技术在作物分子改良中具有较大的应用价值，可用于提高作物抗倒伏性和作物抗倒伏育种和改良。作物抗倒伏性和作物抗倒伏育种和改良。

【技术实现步骤摘要】
一种玉米抗倒伏基因及其相关蛋白和生物材料的应用


[0001]本专利技术涉及生物
，具体涉及一种玉米抗倒伏基因及其相关蛋白和生物材料的应用。

技术介绍

[0002]玉米生育期地上部分发生倒伏显著影响玉米产量，玉米的抗倒伏性状是优良玉米品种的重要指标之一。解析玉米抗倒伏性状的分子遗传机制，对于培育抗倒伏玉米优良新品种，以保障玉米高产稳产具有重要意义。
[0003]目前，植株半矮化性状的应用和节间机械强度的提高被普遍认为是增强作物抗倒伏性的有效方法。植物细胞壁的组成很大程度影响植株的机械强度，其中较高的木质素水平对于作物抗倒伏发挥着更为重要的作用。
[0004]钾是植物生长发育所必需的矿质营养元素。作为植物体内的第一大阳离子，钾离子是植物体内酶促反应的活化剂，促进蛋白质合成、光合作用，参与渗透调节及维持体内电荷平衡和膜电位稳定。在农业生产上，充足的钾肥供给可以有效提高农作物的抗倒伏能力，但钾营养调控玉米抗倒伏的分子机理尚不清楚。
[0005]目前，与钾养分相关的蛋白激酶介导的磷酸化修饰作用在植物茎秆强度维持和抗倒伏中的作用机制研究还鲜有报道，因此研究蛋白激酶对植物抗倒伏性的调节机制对于培育抗倒伏玉米优良新品种，以保障玉米高产稳产具有重要的理论意义和研究价值。

技术实现思路

[0006]本专利技术所要解决的技术问题是如何提高植物的抗倒伏性和/或如何降低植物倒伏率和/或如何提高植物茎秆弯曲力和/或如何提高植物茎秆木质素含量和/或如何调控植物钾离子平衡和/或如何调控植物叶片钾离子含量和/或如何培育抗倒伏植物。
[0007]为了解决上述技术问题，本专利技术首先提供了蛋白质和/或调控所述蛋白质编码基因表达的物质和/或调控所述蛋白质的含量的物质和/或调控所述蛋白质的活性的物质的下述任一种应用：
[0008]P1、在调控或降低植物倒伏率中的应用，
[0009]P2、在调控或提高植物茎秆弯曲力中的应用，
[0010]P3、在调控或提高植物茎秆木质素含量中的应用，
[0011]P4、在调控或促进植物钾离子平衡中的应用，
[0012]P5、在调控或提高植物叶片钾离子含量中的应用，
[0013]P6、在植物抗倒伏育种中的应用，
[0014]P7、在植物品质改良中的应用。
[0015]所述蛋白质可为如下A1)、A2)或A3)的蛋白质：
[0016]A1)氨基酸序列是序列表中序列1的蛋白质；
[0017]A2)将序列表中序列1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/或添加得到的且具有相同功能的由A1)衍生的或与A1)所示的蛋白质具有80％以上的同一性且具有相同功能的蛋白质；
[0018]A3)在A1)或A2)的N末端或/和C末端连接蛋白标签得到的融合蛋白质。
[0019]上文所述蛋白质可来源于玉米。
[0020]上述蛋白质可人工合成，也可先合成其编码基因，再进行生物表达得到。
[0021]上述蛋白质中，所述蛋白标签(protein
‑
tag)是指利用DNA体外重组技术，与目的蛋白一起融合表达的一种多肽或者蛋白，以便于目的蛋白的表达、检测、示踪和/或纯化。所述蛋白标签可为Flag标签、His标签、MBP标签、HA标签、myc标签、GST标签和/或SUMO标签等。
[0022]上述蛋白质中，同一性是指氨基酸序列的同一性。可使用国际互联网上的同源性检索站点测定氨基酸序列的同一性，如NCBI主页网站的BLAST网页。例如，可在高级BLAST2.1中，通过使用blastp作为程序，将Expect值设置为10，将所有Filter设置为OFF，使用BLOSUM62作为Matrix，将Gap existence cost，Per residue gap cost和Lambda ratio分别设置为11，1和0.85(缺省值)并进行检索一对氨基酸序列的同一性进行计算，然后即可获得同一性的值(％)。
[0023]上述蛋白质中，所述80％以上的同一性可为至少81％、82％、85％、86％、88％、90％、91％、92％、95％、96％、98％、99％或100％的同一性。上文所述植物可为下述任一种：
[0024]C1)双子叶植物；
[0025]D1)单子叶植物，
[0026]D2)禾本科科植物，
[0027]D3)禾本目植物，
[0028]D4)玉蜀黍属植物；
[0029]D5)玉米。
[0030]上文所述物质可为下述生物材料。
[0031]所述调控可为上调或增强或提高。
[0032]为了解决上述技术问题，本专利技术还提供了与上文所述蛋白质相关的生物材料的下述任一种应用：
[0033]Q1、所述生物材料在调控或降低植物倒伏率中的应用，
[0034]Q2、所述生物材料在调控或提高植物茎秆弯曲力中的应用，
[0035]Q3、所述生物材料在调控或提高植物茎秆木质素含量中的应用，
[0036]Q4、所述生物材料在调控或促进植物钾离子平衡中的应用，
[0037]Q5、所述生物材料在调控或提高植物叶片钾离子含量中的应用，
[0038]Q6、所述生物材料在植物抗倒伏育种中的应用，
[0039]Q7、所述生物材料在植物品质改良中的应用。
[0040]所述生物材料可为下述B1)至B9)中的任一种：
[0041]B1)编码上文所述蛋白质的核酸分子；
[0042]B2)含有B1)所述核酸分子的表达盒；
[0043]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；
[0044]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；
[0045]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；
[0046]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；
[0047]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；
[0048]B8)促进或提高上文所述蛋白质的基因表达的核酸分子；
[0049]B9)含有B8)所述核酸分子的表达盒、重组载体、重组微生物或转基因植物细胞系。
[0050]上述应用中，B1)所述核酸分子可为如下b1)、b2)或b3)所示的所述蛋白质的编码基因：
[0051]b1)编码链的编码序列是序列表中序列2的核苷酸的cDNA分子或DNA分子；
[0052]b2)核苷酸是序列表中序列3的DNA分子，
[0053]b3)与b2)限定的cDNA或DNA分子杂交且编码具有相同功能的蛋白质的cDNA分子或DNA分子。
[0054]上文所述植物可为下述任一种：
[本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.蛋白质和/或调控所述蛋白质编码基因表达的物质和/或调控所述蛋白质的含量的物质和/或调控所述蛋白质的活性的物质的下述任一种应用：P1、在调控或降低植物倒伏率中的应用，P2、在调控或提高植物茎秆弯曲力中的应用，P3、在调控或提高植物茎秆木质素含量中的应用，P4、在调控或促进植物钾离子平衡中的应用，P5、在调控或提高植物叶片钾离子含量中的应用，P6、在植物抗倒伏育种中的应用，P7、在植物品质改良中的应用；所述蛋白质是如下A1)、A2)或A3)的蛋白质：A1)氨基酸序列是序列表中序列1的蛋白质；A2)将序列表中序列1所示的氨基酸序列经过氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加得到的且具有相同功能的由A1)衍生的或与A1)所示的蛋白质具有80％以上的同一性且具有相同功能的蛋白质；A3)在A1)或A2)的N末端或/和C末端连接蛋白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：所述蛋白质来源于玉米。3.根据权利要求1或2所述的应用，其特征在于：所述植物为下述任一种：C1)双子叶植物；D1)单子叶植物，D2)禾本科科植物，D3)禾本目植物，D4)玉蜀黍属植物；D5)玉米。4.与权利要求1或2中所述蛋白质相关的生物材料的下述任一种应用：Q1、所述生物材料在调控或降低植物倒伏率中的应用，Q2、所述生物材料在调控或提高植物茎秆弯曲力中的应用，Q3、所述生物材料在调控或提高植物茎秆木质素含量中的应用，Q4、所述生物材料在调控或促进植物钾离子平衡中的应用，Q5、所述生物材料在调控或提高植物叶片钾离子含量中的应用，Q6、所述生物材料在植物抗倒伏育种中的应用，Q7、所述生物材料在植物品质改良中的应用；所述生物材料为下述B1)至B9)中的任一种：B1)编码权利要求1中所述蛋白质的核酸分子；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...

【专利技术属性】
技术研发人员：王毅，武维华，姬赟，韩武，王喜庆，陈丽梅，赵晓明，
申请(专利权)人：中国农业大学，
类型：发明
国别省市：