籽粒发育调控基因m249、其编码蛋白、InDel1标记、表达载体及其在籽粒性状改良中的应用

本申请涉及生物基因工程，具体涉及籽粒发育调控基因 m249、其编码蛋白、indel1标记、表达载体及其在籽粒性状改良中的应用。

背景技术：

1、玉米(zea mays l.)起源于墨西哥附近，由原始祖先大刍草驯化演变而成，最早可以追溯到9000年以前。玉米作为世界最重要的粮食作物之一，在我国已经有超过400多年的栽培历史，其中主产区集中在东北、华北地区和华中地区。玉米也是重要的饲料作物，随着畜牧业及深加工产业的快速发展，国内玉米的消费需求持续增加，进口量呈逐年增长趋势。在耕地面积有限的情况下，努力提高玉米的产量和品质，是保障我国粮食安全的重要任务。

2、籽粒作为玉米产量来源的主要器官，阐明其发育和灌浆的分子机理能够为玉米单产的提高提供理论支撑和关键基因及种质资源。利用籽粒突变体通过正向遗传学手段阐明玉米籽粒发育和灌浆遗传机理是最为有效的途径。尽管当前人们已经克隆了大量调控玉米籽粒发育和灌浆的相关基因，但是由于玉米籽粒灌浆和胚乳发育是一个极其复杂的生物学过程，精准调控籽粒灌浆的节点基因和分子机制仍待进一步挖掘和解析。

3、公开于该背景技术部分的信息仅用于加深对本公开的背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成本领域技术人员所公知的现有技术。

技术实现思路

1、发明人基于田间玉米育种自交系选育过程中所发现的玉米籽粒发育相关自然突变体 m249，由图位克隆的方法定位到了控制自然突变体 m249突变表型的基因，并利用等位测验试验确认了该基因；该基因对于籽粒大小、粒重、总淀粉及直链淀粉含量等方面的性状有着重要的影响。

2、本申请公开的第一方面，涉及一种籽粒发育调控基因 m249，包含从如下组核苷酸序列中选择的核苷酸序列：

3、（1）如seq id no.2所示的dna分子；

4、（2）如seq id no.4所示的cdna分子；

5、（3）在seq id no.2或如seq id no.4的基础之上经过一至数个碱基替换和/或一至数个碱基的插入和/或缺失以及大片段的核苷酸序列插入/缺失/倒位所形成的能影响籽粒相关性状的dna分子；

6、（4）与seq id no.2或seq id no.4的核苷酸序列具有80%以上同源性且影响籽粒相关性状的核苷酸序列。

7、本申请公开的第二方面，涉及一种籽粒发育调控基因 m249的编码蛋白，其氨基酸序列为下组中的至少一种：

8、（1）如seq id no.6所示；

9、（2）由seq id no.6经过一个或数个氨基酸残基的取代、缺失和/或添加且具有影响籽粒相关性状表型的蛋白质；

10、（3）与seq id no.6所示氨基酸序列具有70%以上同源性且具影响籽粒相关性状表型的氨基酸序列。

11、本申请公开的第三方面，涉及一种含有所述籽粒发育调控基因 m249的重组表达载体、试剂盒、转基因细胞系或重组菌。

12、本发明公开的第四方面，涉及一种籽粒发育调控基因 m249的indel1标记，基于基因 zm00001d037190，在距离其起始密码子下游767bp位置上插入ac碱基替代自该位置处向后连续缺失的112bp。

13、本申请公开的第五方面，还涉及以下应用：

14、所述indel1标记在鉴定突变体 m249中的应用。

15、基因 zm00001d037190（genomic dna如seq id no.1，cdna如seq id no.3所示）在籽粒大小性状改良中的应用。

16、所述籽粒发育调控基因 m249或所述indel1标记在籽粒大小性状调控或籽粒大小品种/品系选育中的应用。

17、所述籽粒发育调控基因 m249或所述indel1标记在籽粒总淀粉和/或直链淀粉含量调控或籽粒总淀粉和/或直链淀粉含量大小品种/品系中的应用。例如，通过但不仅仅局限于过表达和/或敲除所述籽粒发育调控基因 m249，以培育不同的籽粒大小、总淀粉和/或直链淀粉含量的品种。

18、所述籽粒发育调控基因 m249或所述indel1标记在植物呼吸途径性状调控中的应用。

19、本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

20、1. 基于图位克隆定位到了控制自然突变体 m249突变表型的基因，并利用等位测验试验确认了该基因。

21、2. 基因 m249的过表达和敲除会影响玉米籽粒总淀粉含量和直链淀粉含量，利用其可以培育不同籽粒总淀粉含量和直链淀粉含量的新品种。

22、3. 利用本申请公开的所述基因及分子标记，可方便玉米、水稻、小麦等农作物高产育种材料创制，缩短农作物新品种的选育周期，降低选育成本，提高育种效率。

技术特征：

1.一种籽粒发育调控基因m249，其核苷酸序列为下组中的至少一种：

2.一种籽粒发育调控基因m249的编码蛋白，其氨基酸序列为下组中的至少一种：

3.一种含有权利要求1所述籽粒发育调控基因m249的重组表达载体、试剂盒、转基因细胞系或重组菌。

4.一种籽粒发育调控基因m249的indel1标记，其特征在于，基于基因zm00001d037190，在距离其起始密码子下游767bp位置上插入ac碱基替代自该位置处向后连续缺失的112bp。

5.权利要求4所述indel1标记在鉴定突变体m249中的应用。

6.基因zm00001d037190在籽粒大小性状改良中的应用。

7.权利要求1所述籽粒发育调控基因m249或权利要求4所述indel1标记在籽粒大小性状调控或籽粒大小品种/品系选育中的应用。

8.权利要求1所述籽粒发育调控基因m249、权利要求4所述indel1标记在籽粒总淀粉和/或直链淀粉含量性状调控或籽粒总淀粉和/或直链淀粉含量多少品种/品系选育中的应用。

9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，过表达和/或敲除所述籽粒发育调控基因m249，以培育不同籽粒总淀粉和/或直链淀粉含量的品种。

10.权利要求1所述籽粒发育调控基因m249或权利要求4所述indel1标记在植物呼吸途径性状调控中的应用。

技术总结
本发明申请公开了一种籽粒发育调控基因m249、其编码蛋白、InDel1标记、表达载体及其在籽粒性状改良中的应用；本申请基于图位克隆定位到了控制玉米籽粒发育的自然突变体m249的候选基因，并利用等位测验试验确认了该基因；m249的突变会影响玉米籽粒大小、总淀粉含量和直链淀粉含量，利用其可以培育不同籽粒大小、总淀粉含量和直链淀粉含量的新品种。利用本发明申请公开的所述基因及分子标记，可方便玉米、水稻、小麦等农作物高产育种材料创制，缩短农作物新品种的选育周期，降低选育成本，提高育种效率。

技术研发人员：汤继华,严小兰,王洪秋,付志远,丁冬,李卫华,彭德琛,杨鼎,孟小若,席进进
受保护的技术使用者：河南农业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14