一种玉米ZmEXO70F4基因及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种玉米ZmEXO70F4基因及其应用，ZmExo70F4基因的cDNA核苷酸序列如SEQ ID NO.2所示，其编码的氨基酸序列为SEQ ID NO.3。ZmExo70F4基因的第1390和1437位存在单核苷酸多态性变异，1390位核苷酸为C或T，1437位核苷酸为C或A，该基因的表达水平和群体的单倍型遗传变异分析结果表明，其可能参与玉米禾谷镰孢菌茎腐病抗性。该发明专利技术对利用该基因的等位变异开发分子标记，并利用基因工程和分子标记辅助育种技术进行玉米禾谷镰孢菌茎腐病抗性改良具有一定的价值。性改良具有一定的价值。性改良具有一定的价值。

【技术实现步骤摘要】
一种玉米ZmEXO70F4基因及其应用


[0001]本专利技术属于植物基因工程领域，涉及一个玉米ZmEXO70F4基因及其应用。

技术介绍

[0002]Exocyst复合体是一个进化保守的八亚基蛋白复合体，最早发现于酿酒酵母，从植物到哺乳动物均保守存在。植物中Exocyst复合体参与多种细胞过程，如胞吐、细胞极化、胞质分裂、初级纤毛形成、细胞自噬和抵御病原菌侵染等。例如，拟南芥中EXO70B1和EXO70B2在EXO70蛋白中序列相似性最高，它们都是由多个MAMPs触发的PTI反应所必需的，exo70B1突变体中flg22激活的PTI免疫反应存在缺陷，暗示EXO70B1正调控FLS2信号通路。水稻OsEXO70B1的表达受病原菌相关分子模式(pathogen
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associated molecular patterns,PAMPs)和稻瘟病菌Magnaporthe oryzae诱导。与野生型相比，敲除OsEXO70B1导致对稻瘟病菌的抗性和防御反应显著降低，相比之下，exo70B1突变体在生长发育方面没有任何缺陷。
[0003]另外，病原菌的效应蛋白可以通过与紫丁香假单胞菌的E3连接酶AvrPtoB效应子，与EXO70B1相关。AvrPtoB泛素化EXO70B1并通过宿主的26S蛋白酶体介导EXO70B1的降解。AvrPtoB通过克服EXO70B1介导的抗性增强Pto DC3000的毒力。还有研究报道，小麦中的Exo70FX12可与一个AX21同源的LRR类激酶R基因Pur1形成一个功能模块，在小麦条锈病抗性中发挥重要功能，因此，EXO70基因家族可通过R基因介导作物的免疫反应。玉米中共鉴定出36个ZmEXO70s基因，其中有23个ZmEXO70s基因至少可响应一种非生物胁迫，但目前尚未见到玉米ZmEXO70F4基因在抗病中的报道。EXO70在不同物种中高度保守，且可作为多种病原菌的效应蛋白靶向的组分，在植物免疫和抗病中具有重要的作用。因此，EXO70这一特性为设计广谱抗病的农作物提供了新的策略和选择。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种玉米ZmEXO70F4(Zm00001eb036550)基因及其编码的蛋白质ZmEXO70F4和应用。
[0005]本专利技术的另一目的在于提供一种与玉米禾谷镰孢菌茎腐病抗病性相关的SNP分子标记及其应用。
[0006]本专利技术的目的可以通过如下技术方案实现：
[0007]一个玉米ZmEXO70F4基因，该基因的cDNA具有如SEQ ID NO.2所示的核苷酸序列。该ZmEXO70F4基因，来自玉米(Zea mays)，其基因组DNA核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示。
[0008]上述玉米ZmEXO70F4基因编码的ZmEXO70F4蛋白，该蛋白具有如SEQ ID NO.3所示氨基酸序。
[0009]上述玉米ZmExo70F4基因的生物材料，该生物材料为重组载体、表达盒、转基因细胞系或重组菌。
[0010]上述的玉米ZmEXO70F4基因、上述的ZmEXO70F4蛋白，或上述的生物材料在调控玉米禾谷镰孢菌茎腐病抗病性或禾谷镰孢菌茎腐病高抗病性玉米育种中的应用。
[0011]上述的应用中，如SEQ ID NO.2所示的玉米ZmExo70F4基因的第1390和1437位存在单核苷酸多态性变异，1390位核苷酸为C或T，1437位核苷酸为C或A，其中，单倍型1“T、A”对禾谷镰孢菌茎腐病表现为感病性，单倍型2“C、C”对禾谷镰孢菌茎腐病表现为抗病性，而单倍型3“C、A”则为杂合型，禾谷镰孢菌茎腐病抗性居于单倍型1和单倍型2之间；所述的ZmEXO70F4基因在第1390位核苷酸和1437位的核苷酸均为“C”的变异赋予玉米对禾谷镰孢菌茎腐病的抗性。
[0012]上述的玉米ZmEXO70F4基因、上述的ZmEXO70F4蛋白，或上述的生物材料在提高玉米禾谷镰孢菌茎腐病抗病性或诱导植物细胞产生坏死中的应用，在目标植物中上调玉米ZmEXO70F4基因的表达能够诱导植物细胞产生坏死，提高植物的抗病性。
[0013]一种与玉米禾谷镰孢菌茎腐病抗病性相关的SNP分子标记，如SEQ ID NO.2所示的玉米ZmExo70F4基因的第1390和1437位存在单核苷酸多态性变异，1390位核苷酸为C或T，1437位核苷酸为C或A，其中，单倍型1“T、A”对禾谷镰孢菌茎腐病表现为感病性，单倍型2“C、C”对禾谷镰孢菌茎腐病表现为抗病性，而单倍型3“C、A”则为杂合型，禾谷镰孢菌茎腐病抗性居于单倍型1和单倍型2之间。
[0014]上述的与玉米禾谷镰孢菌茎腐病抗病性相关的SNP分子标记或用于检测如上所述的与玉米禾谷镰孢菌茎腐病抗病性相关的SNP分子标记的生物材料在调控玉米禾谷镰孢菌茎腐病抗病性或禾谷镰孢菌茎腐病高抗病性玉米分子标记辅助育种中的应用。上述的应用，单倍型1“T、A”对禾谷镰孢菌茎腐病表现为感病性，单倍型2“C、C”对禾谷镰孢菌茎腐病表现为抗病性，而单倍型3“C、A”则为杂合型，禾谷镰孢菌茎腐病抗性居于单倍型1和单倍型2之间；所述的ZmEXO70F4基因在第1390位核苷酸和1437位的核苷酸均为“C”的变异赋予玉米对禾谷镰孢菌茎腐病的抗性。
[0015]上述的检测与玉米禾谷镰孢菌茎腐病抗病性相关的SNP分子标记的生物材料为引物、试剂盒中的至少一种。
[0016]本专利技术采用ZmEXO70F4的酵母双杂载体筛选相关信号途径的互作蛋白。本专利技术所采用的植物器官为生长2周的玉米成株期(盛花期)的茎。
[0017]本专利技术所述的病原菌禾谷镰孢菌Fusarium graminearum，病原菌相关分子模式PAMPsFlg22和几丁质Chitin诱导ZmEXO70F4基因的上调表达。
[0018]本专利技术的ZmEXO70F4基因在不同遗传背景自交系中的第1390和1437位的单核苷酸多态性(SNP)变异、单倍型及其在提高玉米禾谷镰孢菌茎腐病抗病性中的应用也属于本专利技术的保护范围。
[0019]本专利技术主要研究了以下内容：根据ZmExo70F4序列构建的酵母双杂载体、ZmExo70F4受禾谷镰孢菌接种和几丁质Chitin诱导表达、亚细胞定位、在茎腐病抗性材料和感病材料中的单核苷酸多态性(SNP)变异及其与禾谷镰孢菌茎腐病抗性的关系。研究发现，玉米自交系B73幼苗接种禾谷镰孢菌病原菌接种和外源几丁质处理可显著诱导该基因表达。该基因EMS突变体zmexo70F4在田间接种禾谷镰孢菌后茎腐病抗性显著增强。该基因定位于细胞核和细胞质中。抗病自交系CML120和W438中该基因的第1390和1437位核苷酸的等位变异(C和C)单倍型与禾谷镰孢菌茎腐病抗性相关，自交系R168中该基因的第1390和1437位核苷酸的等位变异(C和A)单倍型；感病自交系335M、Liao6144、CML468和Y331中该基因的第1390和1437位核苷酸的等位变异(T和A)单倍型与禾谷镰孢菌茎腐病感病相关。因此，利...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一个玉米ZmEXO70F4基因，该基因的cDNA具有如SEQ ID NO.2所示的核苷酸序列。2.权利要求1所述玉米ZmEXO70F4基因编码的ZmEXO70F4蛋白，该蛋白具有如SEQ ID NO.3所示氨基酸序。3.含有权利要求1所述玉米ZmExo70F4基因的生物材料，其特征在于，该生物材料为重组载体、表达盒、转基因细胞系或重组菌。4.权利要求1中所述的玉米ZmEXO70F4基因、权利要求2中所述的ZmEXO70F4蛋白，或权利要求3中所述的生物材料在调控玉米禾谷镰孢菌茎腐病抗病性或禾谷镰孢菌茎腐病高抗病性玉米育种中的应用。5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，如SEQ ID NO.2所示的玉米ZmExo70F4基因的第1390和1437位存在单核苷酸多态性变异，1390位核苷酸为C或T，1437位核苷酸为C或A，其中，单倍型1“T、A”对禾谷镰孢菌茎腐病表现为感病性，单倍型2“C、C”对禾谷镰孢菌茎腐病表现为抗病性，而单倍型3“C、A”则为杂合型，禾谷镰孢菌茎腐病抗性居于单倍型1和单倍型2之间；所述的ZmEXO70F4基因在第1390位核苷酸和1437位的核苷酸均为“C”的变异赋予玉米对禾谷镰孢菌茎腐病的抗性。6.权利要求1中所述的玉米ZmEXO70F4基因、权利要求2中所述的ZmEXO70F4蛋白，或权利要求3中所述的生物材料在提高玉米禾谷镰孢菌茎腐病抗病性或诱导植物细胞产生坏死中的应用，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：高夕全，马亮，王青，
申请(专利权)人：南京农业大学，
类型：发明
国别省市：