[发明专利]一种调控玉米籽粒胚发育的基因Emb1637的应用

说明书

本发明公开了一种调控玉米籽粒胚发育的基因Emb1637的应用，属于基因工程领域，本发明提供如下1)‑4)中任一种物质在调控玉米籽粒胚发育中的应用：1)蛋白Emb1637；2)编码蛋白Emb1637的DNA分子；3)编码蛋白Emb1637的cDNA分子；4)含有编码蛋白Emb1637的DNA分子或cDNA分子的重组载体、表达盒、转基因细胞系或重组菌；本发明为玉米转基因和基因编辑提供改造位点，服务玉米分子育种。

技术领域

本发明涉及基因工程技术领域，特别是涉及一种调控玉米籽粒胚发育的基因Emb1637的应用。

背景技术

玉米(Zea Mays L.)是重要的粮饲兼用作物，在我国粮食安全保障体系中占有重要地位。近年来国内对玉米的需求持续增加，在国内玉米种植面积不能持续增加的情况下，创制和改良玉米新品种，提高单位面积产量是解决上述问题的关键。玉米的产量和品质受到多个因素的影响，其中玉米胚的发育水平是决定玉米产量和品质的关键。从基因层面上研究玉米胚发育的分子机制,既有助于籽粒发育调控网络的解析,也可为玉米遗传改良提供新的种质资源和方法途径。

玉米胚的发育状态是决定玉米产量和品质的核心要素之一。玉米籽粒主要由胚乳和胚构成。胚的重量占籽粒重量的15％-20％，能够发育成完整的玉米植株。玉米籽粒大，即使败育也可获得足够的遗传分析材料，所以也是研究种子发育的理想模式系统。

在长期的科学研究中，科研人员创制和筛选了大量籽粒发育相关的突变体材料，根据籽粒表型主要分为emp突变体、dek突变体、smk突变体和emb突变体四种类型，其中emb类型突变体主要表现为胚发育缺陷，胚乳发育不受影响或影响极小(Clark and Sheridan,1991；McCarty et al.,2005)。目前胚乳发育研究已经取得了显著进展，而胚的研究则相对较少(Dresselhaus and Jurgens,2021)。

玉米emb突变体是研究胚发育的良好材料。当前已在玉米中鉴定出为数不多的胚发育相关的基因，这些基因几乎都与质体的功能有关(Li et al.,2015)。如玉米Emb8516(ZmPRPL35-1,RPL35a)、Lem1(RPS9)、Emb12(IF3)、Emb14、DUF177A、Emb8522(PPR8522)、Emb15等。根据基因的功能，将上述基因分为以下几类：1)质体基因转录相关的基因：EMB-7L编码定位在质体的P-PPR蛋白，突变体中大量质体相关基因的表达发生改变，影响胚发育的过渡期(Yuan et al.,2019)。PPR8522同样编码一个质体定位的PPR蛋白，突变体中胚发育受阻可以提前到授粉后3天的时间(Sosso et al.,2012)；2)质体核糖体蛋白结构相关的基因：Emb8516编码质体核糖体的大亚基蛋白L35，基因功能缺失会引起胚发育停滞在过渡期(Magnard et al.,2004)。Lem1基因编码质体30S核糖体蛋白S9(PRPS9)，影响胚发育过渡期的前一个阶段(Ma and Dooner,2004)。DUF177A定位在质体内，影响质体核糖体蛋白IOJAP的形成，基因突变后导致胚的发育阻滞在胚发育的早期(Yang et al.,2016)；3)质体蛋白翻译相关的基因：Emb12编码质体定位的翻译起始因子(IF3)，影响胚发育过渡期前期(Shenet al.,2013)。Emb16编码DNA/RNA结合蛋白WHIRLY1，是质体核糖体形成所必须的，该基因突变会导致胚发育停滞在过渡期(Zhang et al.,2013)；4)质体核糖体组装相关的基因：EMB15编码定位在质体上的核糖体组装因子，指导核糖体蛋白和核糖体RNA组装，基因功能丧失导致胚早期发育速度减缓(Xu et al.,2021)。Emb14编码一个定位在质体的cGTPase酶，其功能是负责质体中30S核糖体的形成(Li and Shen et al.,2015)。