[发明专利]一种玉米bm1基因突变体及该基因的分子标记和应用

说明书

本发明提供一种玉米bm1基因突变体及该基因的分子标记和应用，属于基因工程技术领域。本发明发现玉米褐色叶中脉自然突变体Rb243，其叶脉木质素含量显著性低于正常玉米B73。序列分析发现Rb243中的bm1基因较B73在第一个外显子存在2101bp的插入突变。突变体等位测验证实bm1基因的突变导致Rb243的褐色叶中脉表型。本发明基于Rb243中bm1基因突变位点，开发PCR功能分子标记，利用该功能分子标记进行分子辅助选择，在玉米种质资源的遗传改良育种中作用重大，可使被改良的玉米获得褐色叶中脉性状。

技术领域

本发明属于植物分子生物学领域，具体涉及一种玉米bm1基因突变体及该基因的分子标记和应用。

背景技术

青贮玉米是在玉米蜡熟初期，收获包括果穗在内的地上绿色植株，用微生物厌氧发酵的方法来制作青贮饲料，供草食牲畜食用的一种玉米。随着农业结构调整的发展，草食家畜比例大幅度提高，青贮玉米种植面积也迅速增加。然而，茎秆和叶片中纤维素的消化率高低对青贮玉米的营养价值影响很大。研究发现青贮玉米含有褐色叶中脉基因将改变玉米组织中的纤维素成分，降低木质素含量，提高纤维素消化率，显著提高青贮饲料的营养价值。

褐色叶中脉玉米典型特征为在V4至V6生长阶段玉米叶中脉开始出现褐色色素沉着。迄今为止发现了6个褐色叶中脉自然突变体，其褐色叶中脉性状控制基因分别为bm1、bm2、bm3、bm4、bm5和bm6，均属于隐性单基因遗传，且具有降低木质素含量的功能。1931年，Jorgenson首次发现bm1突变体；1972年，Lechtenberg等对褐色叶中脉bm1基因突变体玉米的体内消化率分析发现，与野生型相比，bm1突变体植株中的玉米木质素含量降低9.1％，饲料消化率提高了1.3％(Lechtenberg等，1972，Agronomy Journal 64：657-660)。Halpin将bm1基因定位在5号染色体上，并发现其编码肉桂醇脱氢酶，bm1突变体玉米中的肉桂醇脱氢酶活性显著降低(Halpin等，1998，the Plant Journal，14(5)：545-553)。

综上所述，褐色叶中脉玉米具有巨大的利用价值，但其在V4至V6阶段才出现褐色色素沉着。bm1基因对青贮玉米饲料营养价值影响巨大，bm1功能分子标记的开发，可对玉米褐色叶中脉性状进行早期快速鉴定，对褐色叶中脉玉米的早期鉴定、利用分子标记辅助选择进行玉米褐色叶中脉性状的改良具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种玉米bm1基因突变体及该基因的分子标记和应用。

本发明的技术方案主要是：本发明在玉米种植过程中，发现一个玉米褐色叶中脉自然突变体Rb243，其叶脉木质素含量显著性低于正常玉米B73。从Rb243与B73杂交后自交得到的F2中采集叶脉样品，构建褐色叶中脉和正常叶脉池，并对两个混合池进行BSR-seq分析，将褐色叶中脉控制基因定位到5号染色体56,390,000-190,790,000bp区间，并且发现已报道的控制玉米褐色叶中脉性状的bm1基因(GRMZM5G844562，99,030,278-99,034,633bp)位于该区间内，以及bm1基因的表达量在Rb243与B73间存在显著差异。序列分析发现Rb243中的bm1基因较B73在第一个外显子存在2101bp的插入突变。突变体等位测验证实bm1基因的突变导致Rb243的褐色叶中脉表型。基于Rb243中bm1基因突变位点，开发PCR功能分子标记PCR-Zmbm1，此标记在突变体Rb243中的扩增片段为588bp，正常玉米B73中为254bp，Rb243×B73杂交种中为254bp和588bp。利用该功能分子标记进行辅助选择，改良优良玉米杂交种京科968，使其获得了褐色叶中脉性状。

本发明首先提供一种玉米bm1基因突变体Rb243，其为玉米bm1基因编码区第一外显子上的一段由SEQ ID NO.1的第133位碱基起，存在2101bp片段的插入突变的基因片段，所述2101bp片段的核苷酸序列如SEQ ID NO.2所示。

具体地，本发明所述玉米bm1基因突变体Rb243，其核苷酸序列如SEQ ID No.3所示。