[发明专利]玉米zma-miR164e及其靶基因在调控籽粒大小中的应用

说明书

本发明公开了玉米zma‑miR164e在调控籽粒大小中的应用。首次明确了玉米zma‑miR164e及其靶基因与植物籽粒发育的关系，验证了该microRNA及其靶基因在玉米籽粒大小调控中的重要性，为zma‑miR164e及其靶基因在提高玉米及其他植物产量的应用上提供了理论依据和利用价值。玉米zma‑miR164e在植物籽粒发育领域，特别是玉米高产领域具有广阔的应用前景，其经济效益潜力巨大。

技术领域

本发明涉及玉米zma-miR164e及其靶基因在调控籽粒大小中的应用，属于基因工程领域。

背景技术

玉米是世界第一大粮食作物，是人类营养、动物饲料和生物能源的资源。统计数据显示,2016/2017产季中国玉米收获面积超过美国,但是玉米产量却仅占该产季美国玉米产量的63.49％。玉米的产量关系到国家粮食安全和地方的经济建设，提高玉米产量刻不容缓。种子是玉米的关键器官，籽粒大小是决定籽粒重量的主要因素，籽粒大小主要包括籽粒长度(KL)、籽粒宽度(KW)和籽粒厚度(KT)等。与粮食产量本身相比，籽粒大小性状表现出更高的遗传力和更好的环境稳定性，故挖掘调节玉米籽粒大小相关基因、研究其调节机制、培育高产的玉米新品种，是提高玉米产量的最有效途径。

玉米籽粒发育受转录和转录后大量基因调控，目前，植物microRNAs(miRNAs)在籽粒发育过程中的重要性引起了人们的广泛关注。植物miRNAs为内源性约22-nt RNA，其通过碱基互补配对结合靶基因，对靶mRNAs进行剪切降解或抑制其翻译，进而调控植物发育，具有改善作物产量等复杂性状的潜力。近些年的研究表明，miR164家族在植物发育调控中具有重要作用，除了广泛参与植物的胁迫应答，还参与调控植物分生组织、花器官、侧根发育等一系列生理活动，在玉米中已受到关注。在研究玉米籽粒发育过程中miRNAs的动态表达模式时，发现miR164家族在玉米胚胎发生和种子发育过程中表达模式差异显著，说明miR164调控玉米籽粒发育过程，因此，zma-miR164家族及其靶基因都是潜在的重要籽粒发育调节因子。

但是目前，哪些基因为zma-miR164e的靶基因还未有报道，zma-miR164e及其靶基因与籽粒发育是否相关还有待进一步验证。

虽然目前利用同源克隆技术鉴定了一些控制玉米籽粒重量和大小的功能基因，然而，由于缺乏这些基因优异单倍型鉴定，这些基于突变或同源基因克隆的产量相关基因，在通过分子标记辅助育种提高玉米产量方面的应用受到很大限制。因此，结合GWAS和QTL作图，说明玉米产量的遗传结构和揭示优良等位基因，将有助于分子标记辅助育种(MAS)和基因组选择(GS)育种。

发明内容

本发明克服了上述现有技术的不足，提供玉米zma-miR164e及其靶基因在调控籽粒大小中的应用。首次明确了玉米zma-miR164e及其靶基因与植物籽粒发育的关系，验证了该microRNA在玉米籽粒大小调控中的重要性，为zma-miR164e及其靶基因在提高玉米及其他植物产量的应用上提供了理论依据和利用价值。

玉米zma-miR164e或玉米zma-miR164e的靶基因在调控植物籽粒大小方面的应用。

玉米zma-miR164e或玉米zma-miR164e的靶基因在调控玉米穗子表型方面的应用，所述穗子表型为穗粗和穗长。

进一步的，上述应用中所述玉米zma-miR164e的序列如SEQ ID NO.1所示。

进一步的，上述应用中所述的玉米zma-miR164e靶基因包括在拟南芥中的靶基因和玉米中的靶基因，所述拟南芥中的靶基因为CUC1、CUC2、NAC6，所述玉米中的靶基因为ZmNAC108。

进一步的，上述CUC1的序列如SEQ ID NO.2所示，上述CUC2的序列如SEQ ID NO.3所示，上述NAC6的序列如SEQ ID NO.4所示，上述ZmNAC108的序列如SEQ ID NO.16所示。