[发明专利]玉米叶片衰老调控基因ZmUPF1、其鉴定引物及应用

说明书

本发明公开了一种玉米叶片衰老调控基因ZmUPF1、其鉴定引物及应用，旨在为玉米自交系的利用提供高效的检测鉴定方法。本发明通过图位克隆和转基因验证了ZmUPF1基因影响玉米叶片衰老表型，并提供了检测其影响衰老表型的引物、扩增体系和PCR反应程序；研究了不同单倍型在自交系中的分布和利用潜力；本发明提供的检测方法准确性高、操作简单，可为ZmUPF1在持绿性和籽粒机收玉米新品种选育中的利用提供技术支持。

技术领域

本发明涉及基因工程技术领域，具体涉及一种玉米叶片衰老调控基因ZmUPF1、其鉴定引物及应用。

背景技术

植物叶片是光合作用的主要器官，叶片生长过程中，光合产物和营养物质在叶片中不断积累，当叶片开始衰老时，成熟叶片中积累的光合产物和营养物质被转移到发育的新叶和籽粒中，是促进发育后期籽粒干物质积累的重要因素（Buchanan-Wollaston etal., 2003）。因此，叶片功能期的延长有助于提高植物产量。玉米是重要的粮食、饲料、化工和能源作物，在工农业生产和保障国家粮食安全方面发挥着不可替代的作用。玉米属于C4植物，其叶片较C3植物具有更强的光合效率，但玉米的生育期较短，其叶片早衰会严重影响籽粒产量和品质；另一方面叶片的适时衰老又是玉米进入成熟期的重要标志，伴随着茎秆、雌穗和籽粒脱水的起始，是站秆性和籽粒机收的重要次级性状。

DNA/RNA 解旋酶普遍存在于各个组织器官，研究表明其在植物生物胁迫响应中有重要作用。根据解旋酶共有的基序序列，真核生物的解旋酶包含两个亚家族，SF1和SF2，其中SF1类解旋酶又可分为Upf1类，Pif1类和UvrD/Rep类三个亚群（Fairman-Williarms etal., 2010）。Upf1类解旋酶可作用于DNA和RNA（JanKowsky, 2011）调控DNA的复制、转录终止、翻译和无义介导的mRNA衰减，从而直接或间接决定细胞的增殖、分化和细胞死亡（Averyet al. 2011）。斑马鱼、小鼠和果蝇中UPF1的敲除导致胚胎致死（Weischenfeldt et al.,2008; Wittkopp et al., 2009; Avery et al., 2011），说明UPF1是动物细胞的生长和发育所必需的解旋酶。植物拟南芥中UPF1基因的T-DNA插入突变导致不同程度的发育异常，如upf1-1/lba1突变体表现早花和伸长的种子表型（Yoine et al., 2006b）、upf1-3突变体在连续光照条件下表现苗期致死表型（Yoine et al., 2006a）、upf1-4突变体的叶片变小（Arciga-Reyes et al., 2006）、upf1-5突变体的叶片衰老加速（Kalyna et al., 2012）。

水稻ospls2突变体（premature leaf senescence2）在幼苗的4-5叶期开始出现叶片损伤和早衰表型，伴随着叶内ROS的大量积累，遗传与功能分析表明该突变表型是由Upf1类解旋酶（RBP-59）功能丧失导致的（Gong et al., 2019）。禾本科作物的Upf1类解旋酶包含SF1家族的解旋酶的14个保守的基序（Fairman-Williams et al. 2010），但蛋白结构上与其它Upf1类解旋酶不同，只有保守的RecA1（I, Ia–c, II, III 和Q）和RecA2（IIIa, IV,V, Va, Vb和VI）结构域，相较于人类的IGHMBP2解旋酶缺少了R3H结构域和锌指结构（DNA特异结合），暗示禾本科作物的Upf1是Upf1类解旋酶的新成员，其作用机制可能与动物中的同源基因不同。

而目前对于玉米ZmUPF1基因调控叶片衰老的生物学机制、其利用途径有待探索、解决。

发明内容