玉米籽粒发育ZmnMat1基因突变体及其应用

本发明涉及植物遗传与变异的分子机制领域，具体涉及玉米籽粒发育zmnmat1基因突变体及其应用。

背景技术：

1、玉米(zea mays l.)是一年生禾本科(gramineas)植物，是重要的粮食和饲料作物，具有较高的产量和价值。玉米是世界重要的谷物作物，具有重要的经济价值和丰富的遗传资源，是遗传学研究的重要材料。近年来大量调控玉米发育的基因被克隆，扩展了我们对玉米发育过程的认识，但是可有效用于改善农艺性状的基因有限，因此挖掘玉米发育过程中的关键基因，并阐明其调控机制，能够为玉米性状改良提供依据和参考。

2、成熟酶是ii型内含子编码具有rna催化活性结构的逆转录酶，可以催化其自身进行剪接。除细胞器编码的成熟酶外，植物的基因组还包含与ii型内含子成熟酶密切相关的4个基因，是由细胞核编码的独立基因。在被子植物中核编码的成熟酶蛋白分别为nmat1、nmat2、nmat3、nmat4，在拟南芥中的研究已表明nmats分别参与多个线粒体ii型内含子的剪接，nmat1是nad1 intron1，nad2 intron1和nad4 intron 2反式剪接所必需的，nmat2功能丧失导致多个线粒体ii型内含子剪接效率降低，其中主要影响nad1 intron2，nad7intron1和cox2内含子的剪接，nmat3和nmat4参与nad1 intron1、3、4的反式剪接，对nad1mrna的成熟至关重要。

3、玉米基因组中也存在4个核编码的成熟酶，目前对于成熟酶基因在玉米籽粒发育过程中的功能尚未报道。

技术实现思路

1、本发明的目的在于：明确zmnmat1基因为调控玉米籽粒发育的关键基因，为玉米品种改良，培育高产量的品种提供理论基础。

2、本发明人研究发现，玉米zmnmat1基因序列(如seq id no.3所示)中的第382～384bp处的碱基tgg突变为tga，会导致玉米籽粒发育异常并出现空果皮表型。

3、因此，本发明的第一个目的是提供一种玉米籽粒发育zmnmat1基因突变体，其核苷酸序列如seq id no.1所示。

4、本发明的第二个目的是提供一种玉米籽粒发育zmnmat1蛋白突变体，其氨基酸序列如seq id no.2所示。

5、所述的zmnmat1蛋白突变体是由上述的zmnmat1基因突变体的核苷酸序列编码得到。

6、本发明的第三个目的是提供一种含有上述的zmnmat1基因突变体的生物材料。

7、优选的，所述生物材料包括表达盒、载体或宿主细胞。

8、本发明的第四个目的是提供上述的zmnmat1基因突变体、上述的zmnmat1蛋白突变体或上述的生物材料在玉米分子辅助育种中的应用。

9、本发明的第五个目的是提供上述的zmnmat1基因突变体、上述的zmnmat1蛋白突变体或上述的生物材料在玉米种质资源改良中的应用。

10、本发明的第六个目的是提供上述的zmnmat1基因突变体、上述的zmnmat1蛋白突变体或上述的生物材料在预测、鉴定或筛选玉米籽粒是否发育异常并出现空果皮表型中的应用。

11、优选的，当玉米zmnmat1基因发生突变，突变后的zmnmat1基因突变体的核苷酸序列如seq id no.1所示时，或当玉米表达氨基酸序列如seq id no.2所示的zmnmat1蛋白突变体时，玉米籽粒发育异常并出现空果皮表型。

12、本发明的第七个目的是提供一种预测、鉴定或筛选玉米籽粒是否发育异常并出现空果皮表型的方法，是通过检测玉米zmnmat1基因是否发生突变进行判别，当玉米zmnmat1基因发生突变，突变后的zmnmat1基因突变体的核苷酸序列如seq id no.1所示时，或当玉米表达氨基酸序列如seq id no.2所示的zmnmat1蛋白突变体时，玉米籽粒发育异常并出现空果皮表型。

13、本发明的有益效果在于：本发明发现玉米zmnmat1基因能够调控玉米籽粒的发育。具体地，本发明发现了一种zmnmat1基因突变体，导致玉米籽粒发育异常，出现仅剩果皮的玉米籽粒，导致玉米减产。该发现能为玉米的产量提高提供理论指导。

技术特征：

1.一种玉米籽粒发育zmnmat1基因突变体，其特征在于，其核苷酸序列如seq id no.1所示。

2.一种玉米籽粒发育zmnmat1蛋白突变体，其特征在于，其氨基酸序列如seq id no.2所示。

3.根据权利要求2所述的zmnmat1蛋白突变体，其特征在于，所述的zmnmat1蛋白突变体是由权利要求1所述的zmnmat1基因突变体的核苷酸序列编码得到。

4.一种含有权利要求1所述的zmnmat1基因突变体的生物材料。

5.根据权利要求4所述的生物材料，其特征在于，所述生物材料包括表达盒、载体或宿主细胞。

6.权利要求1所述的zmnmat1基因突变体、权利要求2所述的zmnmat1蛋白突变体或权利要求4所述的生物材料在玉米分子辅助育种中的应用。

7.权利要求1所述的zmnmat1基因突变体、权利要求2所述的zmnmat1蛋白突变体或权利要求4所述的生物材料在玉米种质资源改良中的应用。

8.权利要求1所述的zmnmat1基因突变体、权利要求2所述的zmnmat1蛋白突变体或权利要求4所述的生物材料在预测、鉴定或筛选玉米籽粒是否发育异常并出现空果皮表型中的应用。

9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，当玉米zmnmat1基因发生突变，突变后的zmnmat1基因突变体的核苷酸序列如seq id no.1所示时，或当玉米表达氨基酸序列如seqid no.2所示的zmnmat1蛋白突变体时，玉米籽粒发育异常并出现空果皮表型。

10.一种预测、鉴定或筛选玉米籽粒是否发育异常并出现空果皮表型的方法，其特征在于，

技术总结
本发明公开了玉米籽粒发育ZmnMat1基因突变体及其应用。所述的ZmnMat1基因突变体的核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示。相应的ZmnMat1蛋白突变体的氨基酸序列如SEQ ID NO.2所示。本发明人研究发现，野生型玉米ZmnMat1基因中的第382～384bp处的碱基TGG突变为TGA，会导致玉米籽粒发育异常并出现空果皮表型。本发明能为玉米的产量提高提供理论指导。

技术研发人员：陈卫卫,李旭辉,齐永文,朱航,陆思齐
受保护的技术使用者：广东省科学院南繁种业研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13