玉米ZmSET1基因的应用制造技术

本发明专利技术涉及植物基因工程及分子生物学领域，具体涉及一个玉米ZmSET1基因(GRMZM2G013794)的功能验证和应用，利用基于RNA干扰(RNA interference，RNAi)原理的转基因技术，将ZmSET1基因的部分DNA片段与能够表达双链RNA的载体连接并转入玉米品种，抑制玉米品种中ZmSET1基因的表达。ZmSET1基因表达量显著降低的遗传转化玉米有明显的叶夹角变大特征。通过调控下游基因的甲基化水平进而调控基因的表达，影响植株的维管束纤维的发育，表明ZmSET1基因在玉米调控叶夹角中起到重要作用。

【技术实现步骤摘要】
玉米ZmSET1基因的应用
本专利技术涉及植物基因工程技术及分子生物学领域，特别涉及一种玉米ZmSET1基因的应用。
技术介绍
玉米是我国第一大作物，在当前玉米种植结构调整的新历史时期，玉米种植面积的增加已无可能，因此如何在玉米种植面积不再增加的情况下，稳定玉米产量，保障国家需求成为新的挑战，解决这个问题主要通过提高玉米单产潜能。在过去的几十年里，美国玉米产量大幅度提高的主要原因不是杂交种的单株产量大幅度提高而是种植密度和抗逆性的不断增强(例如1930年30000株/公顷对比于现在80000株/公顷)(Duvick，2005#11)。然而单纯提高种植密度将造成遮阴综合征(ShadeAvoidanceResponses，SAR)，影响玉米植株生长模式和光合产物分配方式(Smith，1997#13)。同一时期，玉米杂交种的叶片更直。增加茎叶夹角能够在高密度下维持光捕获饱和(Lambert&Johnson，1978；Pendleton，Smith，Winter，&Johnston，1968)。改变玉米叶夹角就是改变植物结构。一个植物最上穗有窄叶夹角表明植物结构紧凑，而植物最上穗有宽叶夹角被认为是展开的植物架构。因此，叶夹角是影响玉米植株株型的一个重要因素(Kuetal.，2011)。从密植观点来看，具有相对较大叶夹角的玉米植株影响了玉米冠层内光分布，增大了冠层对下层叶片的遮阴，进而降低了光合效率；而叶夹角相对较小的玉米植株叶片直立，冠层内光分布比较合理，冠层对下层叶片的遮阴减少，有效改善了光的有效截取数量，提高了群体生产力(Duncan&Hesketh，1968；Mock&Pearce，1975)。叶夹角的改变直接影响着玉米种植密度，进而影响玉米的产量。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提出了一种玉米ZmSET1基因的应用，可以用于培育耐密株型品种，降低遮阴综合征，提高单位面积产量。为了达到上述目的，一方面，本专利技术提供了一种玉米ZmSET1基因在改变玉米叶夹角中的应用。在一些实施例中，玉米叶夹角通过降低所述玉米ZmSET1基因的表达而增大，或者通过提高所述玉米ZmSET1基因的表达而减小。一种改变玉米叶夹角的方法，包括改变玉米ZmSET1基因的表达。在一些实施例中，降低玉米ZmSET1基因的表达以增大玉米叶夹角，或者提高所述玉米ZmSET1基因的表达以减小玉米叶夹角又一方面，本专利技术还提供了一种玉米ZmSET1基因在培育耐密株型中的应用。又一方面，本专利技术还提供了一种玉米ZmSET1基因在提高玉米产量中的应用。又一方面，本专利技术还提供了一种玉米ZmSET1基因在调节玉米叶耳发育中的应用。又一方面，本专利技术还提供了一种玉米ZmSET1基因在调控玉米叶耳发育相关基因中的应用。在一些实施例中，所述叶耳发育相关基因包括LG1和/或CYCD1∶1。在一些实施例中，所述玉米ZmSET1基因包括SEQIDNO.1所示的基因序列。本专利技术在国际上首次验证了一个玉米甲基转移酶基因ZmSET1的功能，利用其功能最终发现采用RNA干扰降低本身表达之后可以赋予植株产生叶夹角增大的特性，因此，ZmSET1基因可用于改变玉米叶夹角，例如用于培育耐密株型、提高玉米产量中的应用。附图说明图1A本专利技术实施例中ZmSET1基因示意图；图1B本专利技术实施例中各株系的表型；图2为本专利技术实施例中各株系叶耳的表型图；图3A-3C为本专利技术实施例中ZmSET1基因互补到拟南芥atx1-1中的表型图；图3D为本专利技术实施例中拟南芥的叶片统计图；图4A为本专利技术实施例中各株系幼嫩叶耳切片；图4B为本专利技术实施例中各株系的细胞数目统计图；图4C为本专利技术实施例中各株系的细胞宽度统计图；图5A为本专利技术实施例中各株系的成熟叶耳切片染色图片；图5B为本专利技术实施例中各株系的维管束间距统计图；图6A为本专利技术实施例中各株系LG1基因的H3K4me3水平；图6B为本专利技术实施例中各株系CYCD1∶1基因的H3K4me3水平。其中，P1，P2，P3为启动子前的位点，E1为第一个外显子位点。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术作进一步的详细说明。本专利技术提供了一个从玉米中分离克隆ZmSET1(GRMZM2G013794)基因完整编码区段的DNA片段，利用其改良玉米的植株特性，其基因的序列如序列表SEQIDNO.1所示，其编码氨基酸序列如序列表SEQIDNO.2所示。ZmSET1基因表达量显著降低的遗传转化玉米展现出叶夹角增大的表型。该基因片段来源于玉米自交系B73，其通过特殊设计的引物扩增玉米B73cDNA获得，其中所述的引物包括引物1，5′-ATGGTCATCGCCGTTGAGGGCA-3′(SEQIDNO.3)，引物2，5′-TTACTTTTCACTTTTTTCAA-3′(SEQIDNO.4)，验证其蛋白的生物学功能。实施例1：分离克隆ZmSET1基因根据数据库ZmSET1基因序列设计引物(引物1，5′-ATGGTCATCGCCGTTGAGGGCA-3′(SEQIDNO.3)，引物2，5′-TTACTTTTCACTTTTTTCAA-3′SEQIDNO.4))用来获得ZmSET1基因。提取玉米B73RNA并通过反转录获得cDNA，以cDNA作为模板，进行PCR扩增；反应程序如下：98℃下预变性5min，98℃下变性15s，58℃下退火30s，72℃下延伸2min，反应35个循环，72℃下后延伸8min。反应结束后，用merga公司的DNA回收试剂盒回收并纯化扩增片段，然后将纯化的DNA片段连接至载体pGEM-T中(Promega公司)，转化E.coliDH5α感受态细胞，挑选阳性克隆提质粒，测序由华大基因完成，获得长度为2931bp的ZmSET1片段，具有序列表SEQIDNO.1的DNA序列。实施例2：ZmSET1基因的功能验证根据数据库ZmSET1基因序列设计引物(引物3，5′-CGCGGATCCGCACCGCGCCCGCCGGCCCAGA-3′(SEQIDNO.5，其中含有BamHI酶切位点)，引物4，5′-CCGCTCGAGGCCCTTGTACCAATCATCATCC-3′(SEQIDNO.6，其中含有SalI酶切位点)得到RNA干扰所需片段(SEQIDNO.7)。本专利技术采用RNA干扰(RNAinterference，RNAi)技术、通过抑制玉米品种综31(Z31)中ZmSET1基因的表达，验证该基因的功能。这个技术途径的主要机理：将目标基因的部分片段以反向重复的形式与能够表达双链RNA(doublestrandRNA，dsRNA)的载体连接，通过遗传转化将该载体导入植物中。获得的转化植株大量表达与目标基因部分片本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.玉米ZmSET1基因在改变玉米叶夹角中的应用。/n

【技术特征摘要】
1.玉米ZmSET1基因在改变玉米叶夹角中的应用。


2.根据权利要求1所述的应用，其中，玉米叶夹角通过降低所述玉米ZmSET1基因的表达而增大，或者通过提高所述玉米ZmSET1基因的表达而减小。


3.改变玉米叶夹角的方法，包括改变玉米ZmSET1基因的表达。


4.根据权利要求3所述的方法，其中，降低玉米ZmSET1基因的表达以增大玉米叶夹角，或者提高所述玉米ZmSET1基因的表达以减小玉米叶夹角。


5.玉米ZmSET1...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁勇，王世亮，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34