一种玉米抗盐主效QTL基因及其应用制造技术

本发明专利技术公开了属于基因工程技术领域的一种玉米抗盐主效QTL基因及其应用。所述玉米抗盐QTL基因，其编码核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示。此基因在两个玉米自交系中表达的蛋白的活性存在差异，可以根据此基因来判定玉米是否抗盐。

【技术实现步骤摘要】
一种玉米抗盐主效QTL基因及其应用
本专利技术属于基因工程
，具体涉及本专利技术涉及一种玉米抗盐主效QTL基因及其应用。
技术介绍
盐碱胁迫是农业生态中的主要非生物胁迫之一，是影响全球农作物产量和农业可持续发展的主要环境限制因素。近年来，全球耕地盐碱化程度的不断恶化进一步加重了盐碱对农业生产的威胁。我国的耕地受盐碱化危害较为严重，据统计我国有10.0×107hm2盐碱地，其中20％左右为耕地(ZhangJF，2004)。在北方耕地盐碱化较南方更为严重，而作为我国粮食生产的主产区，不断加剧的耕地盐碱化，势必威胁到粮食生产和粮食安全。因此如何开发利用大面积的盐碱地，合理应对盐碱胁迫对农业生产(尤其是主要作物生产)的负面影响，对维持我国农业生产的可持续发展有重要意义。玉米作为三大主要作物之一，对盐胁迫十分敏感(王丽燕，2005)，已有研究表明，不同玉米自交系的抗盐能力存在显著差异，普遍认为这种差异是多种生理性状(如抗离子毒害、抗渗透胁迫等)的综合体现，是多基因控制的数量性状(FooladandJones，1993)。相对于籽粒发育、抗病、抗旱等其他性状的研究，国内外关于玉米抗盐机制的研究还很滞后，仅有少数抗盐(NaCl)的报道(Gaoetal.,2016；Zhangetal.,2018；Caoetal.,2018)。因此，基础研究薄弱及抗性分子标记缺乏已成为抗盐玉米培育的主要理论瓶颈，解决之这一瓶颈问题的当务之急是克隆抗盐QTL基因，研究其分子机制，开发抗性分子标记，从而开展基于分子辅助选择的多基因聚合育种。当植物生长在盐(NaCl)胁迫条件下时，根系会吸收过量的Na+，同时K+吸收受阻，导致组织中K+/Na+比率失衡，最终导致离子毒害，因此维持Na+、K+浓度的稳态及K+/Na+比率平衡在植物抗盐能力形成过程中发挥着至关重要的作用(MunnsandTester,2008；YangandGuo,2018)。在玉米中的研究表明，当生长在盐胁迫条件下，不同玉米自交系叶片中积累的Na+浓度存在显著差异，同时叶片中的Na+含量与玉米抗盐能力具有一定相关性(Zhaoetal.,2010；Chenetal.,2016；Zhangetal.,2018)，但到目前为止只有极少数相关QTL基因被精细定位/克隆，因此克隆调控玉米Na+稳态和抗盐的QTL基因是当前玉米抗盐机制研究的重要任务。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术的目的之一在于提供一种玉米抗盐QTL基因，所述基因其编码核苷酸序列如SEQIDNO.1所示。本专利技术同时也提供了上述玉米抗盐QTL基因所编码的蛋白质，其氨基酸序列如序列表中SEQIDNo.2所示。本专利技术同时也提供了一种玉米抗盐主效QTL，该主效QTL基因位于2号染色体上11,470kb-11,474kb的位置。本专利技术同时也提供了一种玉米抗盐相关的分子标记，所述分子标记为位于2号染色体的chr2:11635310-11635403的核酸片段；如所述核酸片段为SEQIDNo.3所示的核苷酸序列(CGTCAAGTCCCCGCTTATATTCGGAAAAGGTATGCCTAATCAGTTGCATTTCTATGTGGTGATCTTGTGCTGAACA)，则为抗盐型；如所述核酸片段为SEQIDNo.4所示的核苷酸序列(CGTCAAGTCCCCGCTTATATTCGGAGGTAAAAAAAAAAAGAAACTCGGTATGCCTAATCAGTTGCATTTCTATGTGGTGATCTTGTGCTGAACA)，则为盐敏感型。本专利技术还提供了一种用于检测玉米是否抗盐的组合物，包括用于检测上述分子标记的引物。上述组合物中，所述引物包括：引物ZmNC3-F1和ZmNC3-R1；所述引物ZmNC3-F1和ZmNC1-R1序列如下：引物ZmNC3-F1：CGTCAAGTCCCCGCTTATATT；引物ZmNC3-R1：TGTTCAGCACAAGATCACCA。本专利技术还提供了一种用于检测玉米是否抗盐的试剂盒，包括用于检测上述分子标记的试剂。上述试剂盒中，所述试剂包括上述组合物。一种检测玉米是否抗盐的方法，包括：对待测玉米进行上述分子标记的检测，根据检测结果判断其是否抗盐胁迫。所述方法包括：利用上述组合物或上述试剂盒，以所述待测玉米基因组DNA为模板进行PCR扩增；根据扩增结果判断是否抗盐：如果用引物对扩增后得到76bp的片段，则为抗盐型；如果用引物对扩增后得到94bp的片段，则为盐敏感型。上述抗盐QTL基因、上述蛋白质、上述分子标记、上述引物或上述试剂盒在玉米抗盐育种中的应用。所述应用中，如抗盐QTL基因的编码核苷酸序列如SEQIDNO.1所示或抗盐QTL基因所编码的蛋白质如SEQIDNo.2所示，则为抗盐型；如抗盐QTL基因的编码核苷酸序列如SEQIDNO.5所示或抗盐QTL基因所编码的蛋白质如SEQIDNo.6所示，则为敏感型。本专利技术的有益效果本专利技术提供了一种新的玉米抗盐主效QTL及其基因ZmNC3，此基因在不同玉米自交系中表达的蛋白的活性存在差异，可以根据此基因来判定玉米是否抗盐；并通过全基因组测序，根据全基因组序列和ZmNC3所在的相同染色体的位置，找到了和ZmNC3可以连锁的一段序列作为分子标记，对于分子标记的检测，可以判定玉米是否为抗盐。由于玉米抗盐属数量性状遗传，表型分析耗时费力，本专利技术的玉米抗盐主效QTL、抗盐QTL基因及其蛋白质、分子标记、引物对和试剂盒都可以应用于玉米抗盐育种中，在玉米种子期间或子叶长出的早期阶段就可鉴定，省时而且准确，可以加速玉米抗盐品种选育进程。附图说明图1为丹340和K22在对照和盐胁迫条件下生长2周的对比结果；其中(A)为丹340和K22在对照和盐胁迫条件下生长2周的植株生长状况；(B)A图中各植株的Na+含量；(C)A图中各植株的K+含量；(D)A图中各植株的Na+/K+比；其中标尺大小为10cm。图2为抗盐QTL基因ZmNC3的定位及遗传验证；其中(A)为基于丹340和K22RIL群体的QTL分析确定的抗盐主效QTL，及其相关基因ZmNC3的位置；(B)为ZmNC3在丹340和K22中的转录水平检测。图3为ZmNC3基因的结构示意图。图4为ZmNC3基因全长编码序列PCR扩增的电泳图；其中1为以来自丹340幼苗的cDNA为模板，用ZmNC3特异的引物(ZmNC3-gene-F和ZmNC3-gene-R)进行扩增获得的PCR产物(预期产物大小1602bp)，M为聚合美公司分子量标准2000bpmarker。图5为ZmNC3基因编码序列连接入T载体后的载体图谱。图6为ZmNC3编码的蛋白具有Na+转运活性；其中(A)为pGEMHE-ZmNC3载体结构示意图；(B)为在爪蟾卵母细胞中分析ZmNC3编码蛋白的Na+转运活性。图7为抗感材料间(丹340和K22)存在差异的核苷酸本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种玉米抗盐主效QTL基因，其特征在于，其编码核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示。/n

【技术特征摘要】
1.一种玉米抗盐主效QTL基因，其特征在于，其编码核苷酸序列如SEQIDNO.1所示。


2.权利要求1所述玉米抗盐主效QTL基因所编码的蛋白质，其氨基酸序列如序列表中SEQIDNo.2所示。


3.一种玉米抗盐相关的分子标记，其特征在于，所述分子标记为位于2号染色体的chr2:11635310-11635403位置的核酸片段；如核酸片段为SEQIDNo.3所示的核苷酸序列，则为抗盐型；如所述核酸片段为SEQIDNo.4所示的核苷酸序列，则为盐敏感型。


4.一种用于检测玉米是否抗盐的组合物，其特征在于，包括用于检测权利要求3所述分子标记的引物。


5.根据权利要求4所述的组合物，其特征在于，所述引物包括：引物ZmNC3-F1和ZmNC3-R1；
所述引物ZmNC3-F1和ZmNC1-R1序列如下：
引物ZmNC3-F1：CGTCAAGTCCCCGCTTATATT；
引物ZmNC3-R1：TGTTCAGCACA...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋才富，张鸣，王喜庆，
申请(专利权)人：中国农业大学，
类型：发明
国别省市：北京;11