一种与玉米叶色变异相关的制造技术

本发明专利技术公开了一种与玉米叶色变异相关的

【技术实现步骤摘要】
一种与玉米叶色变异相关的YGL46基因及其调控元件和用途


[0001]本专利技术涉及基因工程
，特别是涉及一种与玉米叶色变异相关的
YGL46
基因及其调控元件和用途
。

技术介绍

[0002]玉米
(Zea Mays L.)
是重要的粮饲兼用作物，在粮食安全保障体系中占有重要地位
。
近年来国内对玉米的需求持续增加，在玉米种植面积不能持续增加的情况下，创制和改良玉米新品种，提高单位面积产量是解决上述问题的关键
。
[0003]光合作用是玉米进行营养生长和生殖生长的基础
。
玉米的生物产量和经济产量主要依赖于光合作用，光合效率的高低和叶绿素的含量密切相关
。
叶绿体是植物光合作用的场所，叶绿素作为叶绿体中的重要组成部分，能在光合作用中完成对光的吸收，将光能转化为电能和
ATP
，为暗反应提供能量和还原性物质
。
叶绿体的发育和叶绿素的合成对光合作用至关重要，相关基因缺陷会导致严重的发育障碍，产生叶色变浅
、
黄化叶
、
条纹叶以及白化叶等
。
玉米叶色突变体的叶绿素含量相较野生型往往会大幅下降，这将导致光合效率明显降低，并在农业生产中对大田作物的产量和品质产生直接影响
。
从基因层面上研究玉米光合效率的分子机制，既有助于叶片发育调控网络的解析，也可为玉米遗传改良提供新的种质资源和方法途径
。
[0004]玉米
(Zea maysL.)
等植物的叶色是多种植物色素相互作用的结果，涉及到叶绿素
、
类胡萝卜素
(
含叶黄素和胡萝卜素
)
和花青素代谢的动态平衡，其中叶绿素代谢失衡可能会暴露出叶片中原来就存在的黄色类胡萝卜素，从而导致黄绿叶
、
黄叶甚至白化突变体的产生，而紫红叶突变体往往与花青素等类黄酮代谢通路有关
。
[0005]目前，在玉米中鉴定出部分叶色发育变异种质材料，但是仅仅分离并克隆到少部分叶色基因，很大一部分叶色发育相关基因未得到充分研究
。
[0006]玉米叶绿素代谢途径相关基因突变导致叶色发育异常
。
胆色素原脱氨酶
、
尿卟啉原Ⅲ脱羧酶
、
粪卟啉原
III
氧化酶
、
原卟啉原氧化酶
、Mg
‑
螯合酶
I
亚基
、
叶绿素酸酯
a
加氧酶等编码基因的突变会影响玉米叶色的发育
。
玉米
CF1(camouflage1)
基因负责编码胆色素原脱氨酶，5’‑
UTR
或其启动子附近序列改变会影响它的转录水平或
mRNA
的稳定性，导致玉米叶绿素合成缺陷，叶片出现黄绿色的斑点
。
玉米
les22/oy1
，分别编码尿卟啉原Ⅲ脱羧酶
/
镁螯合酶
I
亚基，功能丧失会导致叶绿素合成受阻，影响了叶色的发育，其中，
les22
突变体的叶片会出现白灰色斑点，
oy1
突变体的叶片则表现出不同程度的黄化现象
。
玉米
NEC4/PRPO1
基因分别编码粪卟啉原
III
氧化酶
/
原卟啉原氧化酶1，其突变体的幼苗具有黄绿色的叶片，但是
nec4
突变体幼苗叶尖会发生坏死现象
。ZmCAO1
转录受阻，降低叶绿素酸酯
a
加氧酶的活性，影响了叶绿素在体内的积累，最终导致突变体的叶片表现为黄绿色
。
[0007]玉米血红素代谢途径相关基因突变导致叶色发育异常
。
玉米中
Elm2
基因编码血红素加氧酶，该突变体突变使酶活性严重下降，突变体出现了基质类囊体
(non
‑
appressed thylakoids)
特异性积累现象
。
玉米中由
Elm1(ZmHy2)
基因编码
P
Φ
B
合成酶，
eml1
突变体基
因在内含子
III
的3’
剪接处发生了一个
G
到
A
的碱基转换，导致基因错误剪接和翻译提前终止，造成叶绿素合成受阻，从而使玉米叶色发育异常表现为淡绿色
。
[0008]玉米叶绿体发育相关基因突变导致叶色发育异常
。
玉米
YGL
‑
1/CSR1
基因分别编码
cpSRP
途径中的关键信号转导分子
cpSRP43/cpFtsY。
玉米
ygl
‑1突变体叶片会表现出黄绿色的表型，
csr1
两个等位突变体的叶片则出现不同程度的黄化现象
。
玉米
VYL
‑
Chr.9
编码叶绿体
Clp
蛋白酶复合体的
ClpP5
亚基，其功能冗余的旁系同源基因
VYL
‑
Chr.1
编码
ClpP5
修饰物
(vyl
‑
modifier)
，
VYL
‑
Chr.1
基因在不同遗传背景下对
vyl
‑
Chr.9
突变体黄化表型的挽救程度有较大差异，这种生物学现象涉及到复杂的基因
‑
遗传背景相互作用
。
玉米
HCF60
基因编码叶绿体核糖体小亚基蛋白
17
，其突变体会表现出依赖温度和光照的叶绿素缺乏症状，也会使玉米叶片出现不同黄化程度的现象
。
此外，还有一些与玉米叶绿体发育相关基因
(
如
PPR
蛋白编码基因
)
突变导致叶色发育异常的情况
。
[0009]叶色突变体是用来分析植物体内参与叶绿素生物合成
、
叶绿体分化发育等过程中各基因功能及其之间协作关系的遗传材料
。
目前，有关玉米叶绿体和叶绿素相关的研究取得了一定程度的进展，但鉴于玉米基因组的转座子跳跃性高以及遗传调控复杂的特点，相关的研究还相当的不清晰，有待进一步的阐明和解析
。
目前光合效率变异种质资源缺乏，玉米基因组庞大
(2.5Gb)
，有6万多个转录本，不可计数的调控元件，且在不同调控元件变异可导致截然不同的功能效果
。
然而目前得到的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种与玉米叶色变异相关的
YGL46
基因，其特征在于，其全长基因序列如
SEQ ID No
：1所示，其
cDNA
序列如
SEQ ID No
：2所示
。2.
一种如权利要求1所述
YGL46
基因编码的蛋白，其特征在于，所述蛋白的氨基酸序列如
SEQ ID No
：3所示
。3.
一种如权利要求1所述
YGL46
基因的调控元件，其特征在于，所述调控元件为启动子，所述启动子的核苷酸序列如
SEQ ID No
：4所示
。4.
权利要求1所述
YGL46
基因或权利要求2所述蛋白或权利要求3所述调控元件在调控玉米叶片颜色中的应用
。5.
权利要求1所述
YGL46
基因或权利要求2所述蛋白或权利要求3所述调控元件在改良玉米叶色变异中的应用
。6.
根据权利要求5所述的应用，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁照华，程文，唐媛，张华，卢增斌，高日新，王志武，肖焕英，尹昌果，
申请(专利权)人：山东省农业科学院，
类型：发明
国别省市：