[发明专利]ZmRBOHb基因及其编码蛋白在玉米穗腐病抗性中应用

说明书

本发明公开了ZmRBOHb基因及其编码蛋白在玉米穗腐病抗性中应用，该基因的核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示，其编码的蛋白的氨基酸序列如SEQ ID NO.2所示。本发明对培育广谱、高效、稳定、持久抗病性品种，以及对玉米穗腐病的抗病机理研究的深入，均具有重要的理论和实践意义。

技术领域

本发明属于生物技术和育种领域，尤其涉及ZmRBOHb基因及其编码蛋白在玉米穗腐病抗性中应用。

背景技术

玉米是全球种植范围最广、产量最大的谷类作物，居三大粮食作物(玉米、小麦、水稻)之首。近年来，由于玉米病虫害时常发生，严重威胁着玉米产量和品种，这其中玉米穗腐病(Maize ear rot)是玉米种植区内常见一种病害，一般品种发病率为5％-10％，感病品种发病率可以达到50％左右，是制约玉米产量提高的重要影响因素，玉米穗腐病由病原菌直接浸染玉米果穗或籽粒而导致玉米产量和质量下降，已引起了全国上下的全面重视。国家农作物品种审定委员2017年颁布的《主要农作物品种审定标准(国家级)》中已经将穗腐病作为其重要评定指标之一。玉米穗腐病的病原菌十分复杂，目前的研究结果证明禾谷镰饱菌(Fusarium graminearum)、拟轮枝镰孢菌(Fusarium verticillioides)、赤霉菌(Gibberella fujikuroi)、曲霉菌(Aspergilllus spp)、青霉菌(Penicillium spp)等在内的20多种病原菌都能引起该病害发生。玉米穗腐病不仅会造成产量的大量损失，而且还会产生多种毒素，如脱氧雪腐镰孢菌烯(deoxynivalenol,DON)、玉米赤霉烯酮(zearalenol,ZEN)和伏马菌素(Fumonisins,FB)等，使玉米品质降低，严重威胁着人畜健康。种植抗性品种是当前防治该病害最经济有效的方式，其关键点是挖掘到有效的抗病基因，为分子辅助育种提供重要的基因资源。

大量研究证实，玉米穗腐病由多基因调控，受少数主基因和微效多基因作用，寻找和挖掘控制该病害的抗病基因面临着极大挑战。近年来，特别是高通量全基因测序和图位克隆策略的不断发展，利用大规模全基因组关联分析(genome-wide association study,GWAS)检测、甲基化组和RNA-seq转录组测序等技术方法，可快速实现目标性状功能基因的定位、克隆和功能鉴定。如国内外学者先后克隆了与与玉米穗腐病密切相关的抗性基因，如病程相关蛋白(Pathogenesis-related proteins,PR)、蛋白激酶基因ZmCPK10、鸟苷酸环化酶类蛋白ZmGC1基因、qRfg1和qRfg2基因等。还鉴定到多个与穗腐病表型遗传变异相关的SNP(single-nucleotide polymorphisms,SNP)位点，为玉米抗病机制研究奠定了良好基础。在植物中，NADPH氧化酶隶属于呼吸爆发氧化酶(Respiratory Burst OxidaseHomolog,RBOH)家族，该家族成员都有FAD结合位点或者NADPH结合位点，6个跨膜结构域和一个功能性的氧化酶结构域，研究表明植物中不同RBOH家族成员调控不同的生物过程，如植物免疫应答、非生物胁迫信号途径、木质素化和生长发育等多种不同过程。结合前人研究结果，国内外在玉米穗腐病的病原菌种类、发病机理、抗性遗传机制以及抗病基因功能研究等方面开展了大量研究工作，并取得了阶段性成果，然而，要想从根本上解决穗腐病的危害，还需从分子水平上挖掘和鉴定抗病关键基因，并结合分子设计育种策略来实现抗病新材料的创制及新品种培育。因此，积极寻找抗玉米穗腐病的相关抗病基因并探知其功能，仍是当前玉米抗病育种的关键之所在，优异抗病基因的发掘与利用，不仅对培育广谱、高效、稳定、持久抗病性品种，而且对玉米穗腐病的抗病机理研究的深入，均具有重要的理论和实践意义。

发明内容

本发明的目的在于：针对上述现有技术中存在的不足，提供ZmRBOHb基因及其编码蛋白在玉米穗腐病抗性中应用，ZmRBOHb基因是玉米受到禾谷镰饱菌浸染的关键基因，为培育抗穗腐病的玉米新品种提供了有用的基因资源。

本发明采用的技术方案如下：

ZmRBOHb基因及其编码蛋白在玉米穗腐病抗性中应用。