[发明专利]控制玉米株高的基因、其编码的蛋白质以及应用

说明书

本发明涉及生物技术和遗传育种领域，具体地说，涉及控制玉米株高的基因、其编码的蛋白质以及应用。所述基因为ZmBON1，其核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示，所述应用是指在玉米矮化材料育种的应用，其是利用CRISPR/Cas9基因编辑手段，对玉米ZmBON1基因进行定点突变，使得玉米ZmBON1基因功能缺失，来实现对玉米株高的遗传改良。研究提供了新的矮化育种基因资源，未来可通过该基因改良重要玉米自交系的株型，在生产上得以推广应用。

技术领域

本发明涉及生物技术和遗传育种领域，具体地说，涉及控制玉米株高的基因、其编码的蛋白质以及应用。

背景技术

矮化育种促进了“第一次绿色革命”。矮杆玉米株型紧凑，适合高密度种植，它能使作物具有较强的抗倒伏能力和较高的光能利用率。玉米的株高由茎的长度和节间数决定，一般情况下，节间数越少，节间长度越小，玉米的株高越低。一定生长期内，缩短节间长度可以有效的降低玉米的高度，按株高的遗传特点可以分为多基因体系和单基因体系。多基因矮杆体系是由多个微效基因的累积效用组成，属于数量性状遗传。每一个矮杆基因对植株的节间的缩短作用几乎相同，多个微效矮杆基因的效用累加，共同对植株的矮化起作用，累加作用越多，则植株越矮。单基因矮杆体系是由一个主效矮杆基因引起玉米植株降低的体系。20世纪以来，已发现玉米矮杆基因有近70个，如br1、br2、bv1、ct1、ct2、D8、D9及RPH1等。且其中大部分矮杆基因是通过构建遗传群体的图位克隆挖掘，工作量大，周期长。而近期有研究以拟南芥微管相关蛋白QWRF为索引预测玉米中的同源蛋白ZmRPH1，并在玉米中过表达该基因的CDS序列获得了矮杆转基因株系。

目前科学家已从模式植物拟南芥中克隆了大量的植物生长和防御响应基因并深入解析了其分子机理。但将这些基因理论研究的成果直接应用到作物分子育种中的报道还不多。如何快速克隆玉米中的株高相关基因，并创制可推广应用的育种材料是所有玉米分子育种家们十分关切的问题。

发明内容

本发明的第一个目的是提供控制玉米株高的基因、其编码的蛋白质以及应用。

为了实现上述目的，第一方面，本发明提供控制玉米株高的基因，所述基因为ZmBON1，其核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示。

第二方面，本发明提供控制玉米株高的蛋白质，所述蛋白质由SEQ ID NO.1所示的基因编码。

第三方面，本发明提供所述控制玉米株高的基因在玉米矮化材料育种的应用，其是利用CRISPR/Cas9基因编辑手段，对玉米ZmBON1基因进行定点突变，使得玉米ZmBON1基因功能缺失，来实现对玉米株高的遗传改良。

进一步的，针对玉米中的目标基因ZmBON1设计基于CRISPR/Cas9的sgRNA序列，将含有编码所述sgRNA序列的DNA片段连接到携带Bar的载体中，用构建的载体转化玉米，实现对ZmBON1的定点突变，进而获得ZmBON1基因功能缺失的转基因玉米植株。

进一步的，针对玉米中的目标基因ZmBON1作用位点的sgRNA序列为5’-GATCGCTTTCTCCGCTCCCG-3’和5’-GTTCAGGCTGAAGAAAGTTC-3’。

进一步的，将两个sgRNA作用位点通过不同表达盒串联到同一载体上。

进一步的，所述携带Bar的载体为pBUE411。

进一步的，通过农杆菌介导法转化玉米。

进一步的，所述玉米为自交系KN5585。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明首次揭示了玉米ZmBON1基因的生物学功能，通过CRISPR/Cas9技术对玉米ZmBON1基因进行基因编辑，并进一步的获得无外源基因插入的玉米矮化材料，本研究提供了新的矮化育种基因资源，未来可通过该基因改良重要玉米自交系的株型，在生产上得以推广应用。