玉米ZmTrxh基因及其应用

文档序号:8554463阅读:942来源:国知局
玉米ZmTrxh基因及其应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种玉米ZmTrxh基因及其应用。
【背景技术】
[0002] 玉米甘蔗花叶病毒病是一种全球性的玉米病毒病害,几乎所有玉米产区均有发 生,特别是美国、欧洲和我国的黄淮海夏玉米产区发病十分普遍,严重影响产量和品质 (Fuchs and Gruntzig, 1995)。玉米甘鹿花叶病毒属于马铃薯Y病毒科、马铃薯Y病毒属, 是一种RNA病毒。自然界中,甘蔗花叶病毒主要通过蚜虫以非持续方式传播,也可由种子 传播。若玉米苗期恰逢蚜虫从小麦田迁飞过来,往往会造成大规模的玉米甘蔗花叶病毒病 流行(吴建宇等,1999)。在我国,除东北北部地区病害发生较轻外,各地发生普遍,尤其是 黄淮海地区,一般减产5-10%,发病重的年份可达到30-50%,造成明显的经济损失(王晓鸣 等,2008)。玉米被甘蔗花叶病毒侵染后,幼苗心叶基部脉间首先产生圆形褪绿斑点,伴随植 株生长,褪绿色病斑逐渐向全叶扩展,连成串或片状,表现为典型的花叶状,植株矮化,不能 正常抽雄结实,危害严重时产量损失达30-50%,化学防治效果不明显。从生态和经济角度来 考虑,培育甘蔗花叶病抗性品种是控制此病的最佳途径。
[0003] 国内外的研究者,针对甘蔗花叶病毒的不同抗源的遗传机制和基因的定位展开了 广泛的研究。研究发现在不同遗传背景和环境条件下检测出多个抗病毒的QTL,然而由于标 记组合、实验设计、作图群体、统计方法等差异,定位结果不尽相同。Melchinger (1998)等 利用RFLP和SSR标记对欧洲玉米自交系D21、D32和FAP1360A抗甘蔗花叶病毒(Sugarcane Mosaic Virus, SCMV)的遗传进行了研究,发现了两个抗性基因位点:Scmvl (位于第6染色 体)和Scmv2 (位于第3染色体)。之后,许多研究者开展了这两个基因的精细定位工作。 Xia等(1999)利用(D32 XD145) F2群体(214个单株),通过94个标记对抗SCMV的基因进 行定位,检测到5个QTL,分别位于第1、3、5、6和10号染色体上。陈旭(2004)利用X178 和B73组配的F 2群体,定位了 5个抗性QTL,分别位于第2、3、5、6和9号染色体上。Wu等 (2007)用此17和四一组配的&群体,将5〇1^1和5〇1^2分别定位在第3号染色体11111(31527 和phi053之间、第6号染色体umc2311和bnlgl371间,两个区段都小于2cM。Liu等(2009) 利用黄早四和M 〇17的组配的239个重组自交系群体定位了一个主效抗性基因,位于第6号 染色体,可以解释表型的50%以上。综合大量的定位研究发现:不同的群体组合都可以检测 到第3和6号染色体上QTL位点的效应,且第6号染色体上的Scmvl位点是一个主效的QTL 位点,而第3号染色体上的Scmv2是一个微效的位点。Xing等(2006)通过近等基因系材料 研究这两个QTL位点的作用机制时发现,Scmvl基因在侵染的早期就开始发挥作用。而较 之Scmvl,Scmv2作用明显要推迟,当Scmvl、Scmv2两个位点只带有其中一个抗病基因的植 株在接种后第二周都会出现感病表型,两个位点纯合的抗性要高于杂合基因型的抗性。

【发明内容】

[0004] 本发明的目的是提供一种玉米ZmTrxh基因及其应用。
[0005] 本发明提供的一种蛋白,为如下(1)或(2)所示:
[0006] (I) SEQ ID No. 2 所示的蛋白;
[0007] (2)将SEQ ID No. 2所示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/或添加且功能相同的蛋白质。
[0008] 上述蛋白的编码基因也属于本发明的保护范围。
[0009] 上述编码基因中,所述编码基因为如下中至少一种:
[0010] I) SEQ ID No. 3中自5'末端起第34位至第393位核苷酸所示的DNA分子;
[0011] 2) SEQ ID No. 3 所示的 DNA 分子;
[0012] 3) SEQ ID No. 1 所示的 DNA 分子;
[0013] 4)在严格条件下与1)或2)或3)限定的DNA分子杂交且编码所述蛋白质的DNA 分子;
[0014] 5)与1)或2)或3)或4)限定的DNA分子具有90%以上的同一性且编码所述蛋 白质的DNA分子。
[0015] 含有上述任一所述编码基因的重组载体、表达盒、转基因细胞系或重组菌也属于 本发明的保护范围。
[0016] 一种制备转ZmTrxh基因植物的方法也属于本发明的保护范围,包括如下步骤:将 上述蛋白的编码基因导入出发植物中,得到转基因植物;与出发植物相比,转基因植物的甘 蔗花叶病毒抗性增强。
[0017] 上述方法中,所述编码基因为上述任一所述的编码基因。
[0018] 上述任一所述的方法中,所述编码基因中SEQ ID No. 1所示的DNA分子是通过重 组表达载体导入的,所述重组表达载体是将所述SEQ ID No. 1所示的DNA分子插入出发载 体pCAMBIA1300的多克隆位点得到的。
[0019] 上述任一所述的方法中,所述植物为玉米。
[0020] 上述蛋白、上述任一所述的编码基因在增强植物甘蔗花叶病毒抗性中的应用也属 于本发明的保护范围;
[0021] 所述甘蔗花叶病毒具体为SCMV-BJ病毒。
[0022] 上述应用中,所述植物为玉米。
[0023] 本发明提供的玉米抗甘蔗花叶病毒病的主效基因 ZmTrxh可提高玉米对甘蔗花叶 病毒病的抗性。
【附图说明】
[0024] 图1为F2群体的构建。
[0025] 图2为玉米自交系FAP1360A、黄早四以及1145在Scmvl区段的BAC重叠群。
[0026] 图3为pCAMBIA1300载体示意图。
[0027] 图4为转基因互补载体插入片段。
[0028] 图5为转基因植株的鉴定。
[0029] 图6为转基因植株的抗病性统计。
[0030] 图7为ZmTrxh基因的全长CDNA的3'末端和5'末端扩增产物的琼脂糖凝胶电泳。
[0031] 图8为ZmTrxh基因的结构。
[0032] 图9为pEZS-NL载体示意图。
[0033] 图10为ZmTrxh蛋白的亚细胞定位。
[0034] 图11为ZmTrxh基因的组织表达分布。
[0035] 图12为ZmTrxh基因的表达与SCMV病毒侵入时间的关系。
【具体实施方式】
[0036] 下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明,均为常规方法。
[0037] 下述实施例中所用的材料、试剂等,如无特殊说明,均可从商业途径得到。
[0038] 玉米抗病自交系FAP1360A (ScmvlScmvlScmv2Scmv2)、玉米感病自交系F7 (scmvlscmvlscmv2scmv2)、玉米自交系黄C (感病)、玉米自交系X178 (抗病)、玉米自交系 郑58 (感病)、玉米自交系昌7-2 (抗病)在文献"Tao Y,Jiang L,Liu Q,et al. Combined linkage and association mapping reveals candidates for Scmvlj a major locus involved in resistance to sugarcane mosaic virus (SCMV) in maize. BMC plant biology,2013, 13 (I) : 162. "中公开过,公众可从中国农业大学获得。
[0039] 玉米自交系 HiIIA 和 HiIIB 在文献 "Armstrong C L,Green C E,Phillips R L Development and availability of germplasm with high Type II culture formation response. Maize genetics cooperation news letter(USA),1991·,'中公开过,公众可从中 国农业大学获得。
[0040] SCMV-BJ病毒(Sugarcane mosaic virus)在文献"Fan Z F,Chen H Y,Liang XM,et al. Complete sequence of the genomic RNA of the prevalent strain of a potyvirus infecting maize in China. Archives of virology,2003, 148(4) :773-782. "中公开过,公 众可从中国农业大学
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