调控玉米株高或穗位高的基因、启动子及其突变体和应用制造技术

本发明专利技术公开了调控玉米株高或穗位高的基因、启动子及其突变体和应用。本发明专利技术所述调控玉米株高或穗位高性状的基因为ZmPYL10基因，其基因组的核苷酸序列为SEQ ID No.7所示；本发明专利技术还提供了ZmPYL10基因的启动子及其突变体，其核苷酸序列分别为SEQ ID No.9和SEQ ID No.10所示。本发明专利技术所提供的ZmPYL10基因、启动子或其突变体能够调控玉米株高或穗位高，改变玉米植株的重心进而增强玉米植株的抗倒伏性能，对玉米其他农艺性状无不良影响，在培育抗倒伏或者高产玉米品种方面具有应用前景。倒伏或者高产玉米品种方面具有应用前景。倒伏或者高产玉米品种方面具有应用前景。

【技术实现步骤摘要】
调控玉米株高或穗位高的基因、启动子及其突变体和应用


[0001]本专利技术涉及调控玉米性状的基因及其启动子，尤其涉及调控玉米株高或穗位高的ZmPYL10基因，本专利技术进一步涉及调控ZmPYL10基因表达的启动子或其突变体以及在降低玉米株高或穗位高中的应用，属于调控玉米性状的基因及其启动子领域。

技术介绍

[0002]玉米是世界上重要的粮食、饲料和工业原材料，也是世界上生产能力最强的谷物作物，其充足供应对保证世界范围内的粮食安全至关重要。通过育种提高玉米单产是保证玉米供应的重要技术措施。
[0003]塑造合理的株高是培育高产玉米品种的关键。合理的株高能有效的减少倒伏，利于同化产物向生殖器官的转运，利于源库的平衡和协调，极大的利于玉米高产，水稻和小麦中半矮秆育种引起的的绿色革命就是很好的例证。过高的玉米株高，特别是较高的穗位高，会显著升高玉米植株的重心，大大增加其倒伏和倒折的概率——有人对株高和倒伏之间的关系进行研究发现，株高和穗位高与倒伏之间的相关性可达到0.76；而研究表明倒伏一般可降低玉米产量33.8～62.2％，并严重影响机械化收获，增加收获成本和时间，减少种植者58.3％～85.4％的收益，严重时甚至导致绝收和负收益。此外，合理的株高是提高玉米群体产量的关键。玉米是典型的依靠群体栽培和提高群体产量来增加产出的作物，较高的株高不利于群体内的通风透光，并会造成群体的冠层较多的吸收环境中的红光(600
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700nm)，而远红光(700
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800nm)则通过折射和辐射到达植物的中下层，从而降低群体中的红光/远红外光比率(R/FR，～0.1
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0.2)，激发植株的避荫反应综合症(Shade Avoidance Responses,SAR)；这原本是玉米自身的一种适应性机制，但却极不利于人类的玉米生产，会造成更多的同化物用于营养生长而不是生殖生长，直接影响玉米产量，并会导致植株徒长、茎秆变细、维管束减少、细胞壁木质素纤维素的组成和含量改变、茎秆机械强度降低，进而加重倒伏的发生。另外，对玉米育种史的研究还发现，玉米株高和穗位高在过去几十年的育种过程中经历了连续的、向矮化方向的高强度选择，足见合理的株高性状对提高玉米产量的重要性。因此，挖掘和克隆关键玉米株高调控基因，塑造理想株型是培育高产、适宜机械化收获玉米新品种的重要前提。
[0004]株高和穗位高性状是传统意义上的数量性状，迄今为止已有数以百计的玉米株高、穗位高有关的QTL或GWAS位点被报道，但目前已被克隆的株高基因还比较有限，并且它们的突变体往往携带一些不利效应：如改变株高的同时，造成花器官发育的改变、造成玉米株高的过分降低等，极不利于玉米高产，难以应用于玉米育种实践中。此外，研究表明一些非基因编码区的自然变异，往往只是改变基因的表达量，较少带来不利效应；尤其是一些经过漫长的育种选择而保留下来的自然变异，在育种中具有广阔的应用前景。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的之一是提供调控玉米株高或穗位高性状的关键基因；
[0006]本专利技术的目的之二是提供调控ZmPYL10基因表达的启动子或其突变体；
[0007]本专利技术的目的之三将所述的调控玉米株高或穗位高性状的关键基因或者调控ZmPYL10基因表达的启动子或其突变体应用于降低玉米株高或穗位高，培育抗倒伏或者高产玉米品种。
[0008]本专利技术的上述目的是通过以下技术方案来实现的：
[0009]本专利技术的一方面是提供了调控玉米株高或穗位高性状的ZmPYL10基因，其中，所述ZmPYL10基因的多核苷酸序列选自(a)
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(e)中的任何一种：
[0010](a)SEQ ID No.1、SEQ ID No.3、SEQ ID No.5或SEQ ID No.7所示的多核苷酸序列；
[0011](b)编码SEQ ID No.2、SEQ ID No.4或SEQ ID No.6所示氨基酸序列的多核苷酸序列；
[0012](c)在严谨杂交条件下能够与(a)或(b)中所述多核苷酸序列进行杂交的多核苷酸序列，该多核苷酸序列仍具有调控玉米株高或穗位高的功能；
[0013](d)与(a)
‑
(c)任何一种所示的多核苷酸序列至少有80％或以上相似性的多核苷酸序列，该多核苷酸序列仍具有调控玉米株高或穗位高的功能；优选的，与(a)
‑
(c)任何一种所示的多核苷酸序列至少有85％或以上相似性的多核苷酸序列，该多核苷酸序列仍具有调控玉米株高或穗位高的功能；更优选的，与(a)
‑
(c)任何一种所示的多核苷酸序列至少有90％或以上相似性的多核苷酸序列，该多核苷酸序列仍具有调控玉米株高或穗位高的功能；最优选的，与(a)
‑
(c)任何一种所示的多核苷酸序列至少有95％或以上相似性的多核苷酸序列，该多核苷酸序列仍具有调控玉米株高或穗位高的功能；
[0014](e)与(a)
‑
(d)中任何一项所述的多核苷酸序列能够互补的多核苷酸序列。
[0015]本申请中所述的序列相似性的百分比可以通过公知的生物信息学算法来获得，包括Myers和Miller算法、Needleman
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Wunsch全局比对法、Smith
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Waterman局部比对法、Pearson和Lipman相似性搜索法、Karlin和Altschul的算法，这对于本领域技术人员来说是公知的。
[0016]本专利技术进一步提供了含有所述ZmPYL10基因的表达盒、重组表达载体或重组宿主细胞，优选的，所述的表达盒、重组表达载体或重组宿主细胞是重组真核表达盒、重组真核表达载体或重组植物细胞；更优选的，所述重组真核表达盒或重组真核表达载体为重组植物表达盒或重组植物表达载体。
[0017]本专利技术进一步提供了一种降低玉米株高或穗位高的方法，包括：使玉米中ZmPYL10基因产生突变降低ZmPYL10基因正常的表达水平或使ZmPYL10基因的正常功能产生缺陷，或者干扰ZmPYL10基因的正常表达或正常功能，降低玉米株高或穗位高，从而增强玉米植株的抗倒伏能力。
[0018]本专利技术的另一目的是提供ZmPYL10基因的启动子或ZmPYL10基因的启动子的突变体。
[0019]其中，所述ZmPYL10基因的启动子的核苷酸序列选自(a)
‑
(d)中的任何一种：
[0020](a)SEQ ID No.9所示的多核苷酸序列；
[0021](b)在严谨杂交条件下能够与(a)中所述多核苷酸序列进行杂交的多核苷酸序列；
[0022](c)与(a)或(b)任何一种所示的多核苷酸序列至少有80％或以上相似性的多核苷
酸序列，该多核苷酸序列仍具有调控ZmPYL10基因表达的启动子功能；优选的，与(a)或(b)中任何一种所示的多核苷酸序列至少有85％或以上相似性的多核苷酸序列，该多核苷酸序列仍具有调控ZmPYL10基本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.调控玉米株高或穗位高性状的ZmPYL10基因，其特征在于，所述ZmPYL10基因的多核苷酸序列选自(a)
‑
(e)中的任何一种：(a)SEQ ID No.1、SEQ ID No.3、SEQ ID No.5或SEQ ID No.7所示的多核苷酸序列；(b)编码SEQ ID No.2、SEQ ID No.4或SEQ ID No.6所示氨基酸序列的多核苷酸序列；(c)在严谨杂交条件下能够与(a)或(b)中所述多核苷酸序列进行杂交的多核苷酸序列，该多核苷酸序列仍具有调控玉米株高或穗位高的功能；(d)与(a)
‑
(c)任何一种所示的多核苷酸序列至少有80％或以上相似性的多核苷酸序列，该多核苷酸序列仍具有调控玉米株高或穗位高的功能；优选的，与(a)
‑
(c)任何一种所示的多核苷酸序列至少有85％或以上相似性的多核苷酸序列，该多核苷酸序列仍具有调控玉米株高或穗位高的功能；更优选的，与(a)
‑
(c)任何一种所示的多核苷酸序列至少有90％或以上相似性的多核苷酸序列，该多核苷酸序列仍具有调控玉米株高或穗位高的功能；最优选的，与(a)
‑
(c)任何一种所示的多核苷酸序列至少有95％或以上相似性的多核苷酸序列，该多核苷酸序列仍具有调控玉米株高或穗位高的功能；(e)与(a)
‑
(d)中任何一项所述的多核苷酸序列能够互补的多核苷酸序列。2.含有权利要求1所述ZmPYL10基因的表达盒、重组表达载体或重组宿主细胞，优选的，所述的表达盒、重组表达载体或重组宿主细胞是重组真核表达盒、重组真核表达载体或重组植物细胞；更优选的，所述重组真核表达盒或重组真核表达载体为重组植物表达盒或重组植物表达载体。3.权利要求1所述ZmPYL10基因在调控玉米株高或穗位高中的应用。4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于，所述的调控玉米株高或穗位高是降低玉米株高或穗位高，包括：使权利要求1所述ZmPYL10基因产生突变，或降低或抑制权利要求1所述ZmPYL10基因的正常表达或蛋白功能，或者干扰权利要求1所述ZmPYL10基因的正常表达或正常功能；优选的，所述突变通过物理诱变、化学诱变、ZFN、TALEN和/或CRISPR/Cas基因编辑获得。5.根据权利要求4所述的应用，所述降低或抑制ZmPYL10基因的正常表达或蛋白功能的方法包括通过RNA干扰和/或突变的方式获得；还包括在ZmPYL10基因或ZmPYL10基因启动子的核苷酸序列上进行一个或多个核苷酸的取代、缺失和/或添加。6.权利要求1所述ZmPYL10基因的启动子，其特征在于，所述启动子的核苷酸序列选自(a)
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(d)中的任何一种：(a)SEQ ID No.9所示的多核苷酸序列；(b)在严谨杂交条件下能够...

【专利技术属性】
技术研发人员：王宝宝，王海洋，李耀耀，杨迪，李长育，夏战超，赵月磊，孙昌鹤，周夕楠，朱欣乐，谢钰容，徐妙云，
申请(专利权)人：华南农业大学三亚中国农业科学院国家南繁研究院，
类型：发明
国别省市：