【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及植物基因工程领域，特别是涉及一种调控玉米雄花小穗开花散粉的基因zmko1及其在玉米雄性不育化杂交制种中的应用。
技术介绍
1、玉米是世界上最重要的粮食作物之一。19世纪30年代，杂种优势在玉米上的应用促进了玉米产量的快速提高。杂种优势是生物界普遍存在的遗传现象，指杂合体在一种或多种性状上优于两个亲本的现象。玉米作为雌雄同株异位异花作物，使得杂种优势在玉米生产中的应用非常成功。目前，玉米生产用种主要为杂交种。为了保证杂交种纯度，在玉米杂交制种过程中，需要对母本进行去雄操作，防止母本系自交，让母本系只接受父本系花粉完成杂交制种。去雄质量很大程度上决定了杂交种产量和纯度，是制种关键环节。
2、玉米去雄方法包括人工去雄、机械去雄、化学杀雄和利用雄性不育系。由于化学杀雄剂的潜在风险，包括花粉不完全致死、雌性育性降低、生态环境污染，限制了其规模化应用。目前，人工和机械去雄仍是玉米商业杂交种生产采用的主要去雄方式。人工去雄可控性强、适用性广、操作简单，是我国玉米杂交制种采用的主要去雄方式。但人工去雄耗时费力，去雄成本逐年攀升。同时，人工去雄导致去雄不及时不彻底时有发生，影响制种质量。随着城镇化进程加快，农村劳动力不断流向城镇和非农产业，人工去雄的问题将长期存在且越发严峻。近年来，不少种子公司也尝试机械去雄，但设备投入大、去雄质量不稳定，加之机械去雄对植株损伤大，降低制种产量，限制了机械去雄的规模化应用。因此，去雄是我国玉米杂交制种的主要难题。
3、利用雄性不育系作母本进行杂交制种，母本无需去雄，可节省去雄
4、为解决玉米gms无法高效繁殖的难题，先锋公司开发了一种基于隐性核不育的“种子生产技术”(seed production technology，spt)(wu等，2016，development of a novelrecessive genetic male sterility system for hybrid seed production in maizeand other cross-pollinating crops.plant biotechnol j.14(3):1046-54)，通过转基因技术实现了非转基因核不育系的高效繁殖。尽管spt技术实现了gms的高效繁殖，却存在0.002％-0.518％的转基因漂移频率，随后开发的“多控不育系统”，可将转基因漂移频率降低到spt的1/8-1/7水平，但仍不能完全避免(zhang等，2018，construction ofamulticontrol sterility system for a maize male-sterile line and hybrid seedproduction based on the zmms7 gene encoding a phd-finger transcriptionfactor.plant biotechnol j.16(2):459-471)。开发不含转基因组分、操作简便、具有更好普适性的不育化制种技术是我国玉米杂交制种的迫切需求。
5、环境敏感型雄性核不育(environment-sensitive genic male sterility，egms)，其育性转换主要受温度或光照长度等环境条件控制，在特定环境条件下可作为不育系；在另外的环境条件下又可以作为保持系自交繁殖不育系，实现不育系的保持，通过一系两用配合恢复系即可实现两系杂交制种。目前，两系法制种技术在水稻杂交制种中有一定面积的成功应用，主要归功于在水稻中发现了一系列环境敏感型雄性核不育材料，特别是温敏核不育材料的发现和利用。而玉米两系制种技术目前仅处于探索阶段，其限制因素在于发现的玉米环境型核雄性不育材料少，育性转换不彻底、不稳定。因此，搜集、创制、筛选新的适用于玉米两系制种技术的新材料或新基因可加快玉米杂交制种技术创新。
6、前期，专利技术人在玉米诱变群体中筛选到一份突变体，在吐丝散粉期，其雄花小穗花丝伸长受阻，雄花小穗颖壳不开裂，花药无法外露散粉，表现为雄性不育。遗传分析表明，该雄性不育受单个隐性核基因控制，将突变体命名为雄蕊花丝缺陷突变体defective stamenfilament 1(def1)。突变体def1成熟花粉粒i2-ik染色正常、形态正常，雌穗育性及植株其他性状表现正常。在吐丝期，喷施赤霉素可使突变体def1雄花小穗花丝正常伸长、颖壳正常开裂，花药可正常外露散粉，实现突变体的自交繁殖，且结实率与野生型相比无明显差异。通过图位克隆和转基因功能验证完成了def1基因的克隆。def1基因位点为zm00001eb385100(参考基因组为zm-b73-reference-nam-5.0)，注释为内根-贝壳杉烯氧化酶1基因zmko1。目前，还未见zmko1基因在调控玉米雄花小穗花丝伸长和雄花小穗开花散粉或雄花育性的功能报道，也未见zmko1基因在玉米雄性不育系创制和不育化杂交制种中的应用。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种调控玉米雄花小穗开花散粉的基因zmko1及其在玉米雄性不育化杂交制种中的应用，以解决上述现有技术存在的问题，利用crispr-cas9技术或突变基因回交转育技术，可实现玉米细胞核雄性不育系的培育，再利用该玉米雄性不育系创制玉米不育化杂交制种方法。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
3、本专利技术提供了zmko1基因在如下任一项中的应用：
4、(1)在调控玉米雄花小穗花丝发育中的应用；
5、(2)在调控玉米雄花小穗颖壳张开中的应用；
6、(3)在调控玉米雄花育性中的应用；
7、(4)在玉米雄性不育化杂交制种中的应用；
8、所述zmko1基因为ensemblplants数据库中参考基因组zm-b73-reference-nam-5.0中的zm00001eb385100基因，在ncbi(national center ofbiotechnologyinformation)数据库中的基因号为100274015。
9、更优选的是，本专利技术实施例中所述zmko1基因的核苷酸序列如seq id no:1-3任一项所示，所述zmko1基因的核苷酸序列还可为与seq id no:1-3任一项本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.ZmKO1基因在如下任一项中的应用：
2.权利要求1中所述ZmKO1基因表达的蛋白在如下任一项中的应用：
3.包含权利要求1中所述ZmKO1基因的重组载体在如下任一项中的应用：
4.如权利要求1-3任一项所述的应用，其特征在于，利用基因工程技术或基因编辑技术改变ZmKO1基因的DNA序列或蛋白序列或调节ZmKO1基因的转录表达或蛋白丰度，以使玉米雄花小穗花丝长度降低和/或颖壳闭合和/或雄花不育。
5.一种培育玉米雄性不育系的方法，其特征在于，所述方法包括(1)利用基因工程方法改变受体植株权利要求1中所述ZmKO1基因的转录本序列或蛋白质序列或ZmKO1基因转录水平或蛋白水平的表达量，从受体株后代筛选出雄性不育系；或者(2)利用基因编辑技术对玉米受体植株的ZmKO1基因进行基因编辑，从受体植株的后代中筛选玉米雄性不育系；或者(3)利用回交转育将可导致雄性不育的ZmKO1基因导入不同遗传背景的玉米材料中，创制具有不同遗传背景的玉米雄性不育系。
6.一种利用权利要求5所述方法培育的玉米雄性不育系进行玉米雄性不育化杂交制种的
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述玉米雄性不育系繁殖时，在吐丝期用外源喷施赤霉素或含有赤霉素的农用生长调节剂的方式恢复所述玉米雄性不育系的育性，完成不育系的自交繁殖。
...【技术特征摘要】
1.zmko1基因在如下任一项中的应用：
2.权利要求1中所述zmko1基因表达的蛋白在如下任一项中的应用：
3.包含权利要求1中所述zmko1基因的重组载体在如下任一项中的应用：
4.如权利要求1-3任一项所述的应用，其特征在于，利用基因工程技术或基因编辑技术改变zmko1基因的dna序列或蛋白序列或调节zmko1基因的转录表达或蛋白丰度，以使玉米雄花小穗花丝长度降低和/或颖壳闭合和/或雄花不育。
5.一种培育玉米雄性不育系的方法，其特征在于，所述方法包括(1)利用基因工程方法改变受体植株权利要求1中所述zmko1基因的转录本序列或蛋白质序列或zmko1基因转录水平或蛋白水平的表达量，从受体株后代...
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