[发明专利]一种控制玉米穗长和行粒数相关的蛋白EAD1及其编码基因与应用

说明书

本发明公开了一种控制玉米穗长和行粒数相关的蛋白EAD1及其编码基因与应用。本发明所提供的蛋白是如下(a)或(b)：(a)由序列表中序列1所示的氨基酸序列组成的蛋白质；(b)将序列1的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加，且与玉米穗长和行粒数相关的由序列1衍生的蛋白质。本发明的EAD1基因在玉米中能够控制穗长和行粒数等重要产量性状，即该基因的纯合突变导致玉米穗长变短，行粒数降低。本发明为植物特别是玉米的产量性状研究提供了新的基因资源，选择具有EAD1优良等位基因型的自交系作为供体用于玉米的遗传改良，将在玉米育种领域的应用中发挥重要作用。

技术领域

本发明属于植物基因工程领域，涉及一种控制玉米穗长和行粒数相关的蛋白EAD1及其编码基因与应用。

背景技术

玉米是我国种植面积最大的作物，集粮、经、饲于一体，在我国粮食安全和经济发展中占有重要地位。玉米产量是玉米生产和育种的首要目标，是经济发展的重大需求。目前，我国玉米单位面积产量仍有很大的提升空间，然而对于玉米主要产量构成因素关键遗传位点的解析是玉米遗传改良的瓶颈问题。基因组测序和组装技术的高速发展，使人们能很容易的获取大量的遗传信息，但对遗传密码进行有效的解读，建立基因型与表型之间的相互关系，才能用于遗传改良。

穗长是玉米产量构成的关键因素，与行粒数呈显著正相关。穗长的遗传力高，但又常受到微效多基因的共同作用，作为一个典型的数量性状，长期以来一直是基础及应用研究的热点和难点。到目前为止，基于不同群体的连锁和关联分析，检测到的影响穗长性状变异的QTLs位点共计140个，TAVs(trait-associated variation)共计87个，此外，检测到影响行粒数变异的QTLs位点47个，TAVs 14个，这些QTLs位点形成不同的clusters，分布在多个染色体上(Li et al.，2018)。但总体而言，QTLs位点的检测往往缺乏功能基因的克隆和深入的机制研究。前人利用多个群体对玉米穗长的遗传结构进行全基因组的解析，分离出一个关键QTL位点的候选基因TPK1，预测该基因可能通过转录水平的改变调控玉米穗长的变异，但该基因的功能及其潜在的遗传调控机制，以及对穗长和产量的实际贡献率均有待进一步探究(Xiao et al.，2016)。贾海涛等(Jia et al.，2020)克隆到一个控制玉米穗长和行粒数的主效基因KNR6，该基因编码一个丝氨酸苏氨酸类受体蛋白激酶，研究表明KNR6的表达量与穗长和行粒数呈极显著正相关，利用优异单倍型对郑58和昌7-2进行遗传改良，发现改良后的材料在穗长和行粒数上都有所增加，评估杂交种产量提高约5.6％。这些研究结果说明KNR6的优异单倍型可以被用于增加杂交种的穗长和行粒数，进而提高杂交种产量。

基于对玉米穗长作为典型数量性状的认识，研究人员对玉米穗长缺陷突变体进行的正向遗传学研究还鲜有报道，一方面是由于缺乏对穗长缺陷突变体的收集和创制，穗长缺陷常伴随表型稳定性差，鉴定难等问题；另一方面则是由于这类突变体常伴随发育缺陷，导致穗较小，穗粒数降低，被认为缺乏直接的育种价值。但不可否认的是穗长缺陷类突变体对于揭示功能基因的遗传调控机制是十分重要的，并且随着测序技术的发展使得克隆此类功能基因的最优等位变异成为可能，通过协调此类功能基因的遗传作用，用于生产实践，将能够有效的提高玉米穗长和行粒数，填补基于纵向提高玉米果穗长度和行粒数相关研究的空白。

发明内容

本发明的目的是提供一种控制玉米穗长和行粒数相关的蛋白EAD1及其编码基因与应用。

本发明所提供的蛋白质，名称为EAD1，来源于玉米属的玉米(Zea mays)，是如下(a)或(b)：

(a)由序列表中序列1所示的氨基酸序列组成的蛋白质；

(b)将序列1的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加，且与控制玉米穗长和行粒数相关的由序列1衍生的蛋白质。