玉米籽粒发育调控基因ZmGWT1a、其编码蛋白、SNP位点、功能标记及其应用

本发明申请涉及生物基因工程，具体涉及玉米籽粒发育调控基因 zmgwt1a、其编码蛋白、snp位点、功能标记及其应用。

背景技术：

1、玉米(zea mays l.)是重要的粮食和饲料作物，在保障国家粮食安全和国民经济发展中发挥着不可替代的作用。玉米作为模式生物，是植物驯化、基因组进化、发育生理学、表观遗传学、害虫抗性、杂种优势、数量遗传和比较基因组学等广泛生物学研究的对象。近年来，玉米生物化学、遗传学、生理学和生态学的几个方面已经得到了充分的探索，但对玉米完整发育调控网络的解析依旧任重而道远。

2、玉米籽粒大小是玉米产量的重要构成因素，其中籽粒作为玉米产量的决定性因素，成为了人们关注的焦点。而籽粒作为玉米产量来源的主要器官，其形成和发育的分子机理受到广泛关注。当前尽管已经克隆了众多的调控玉米籽粒发育和灌浆的基因，但是由于玉米胚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解析。

3、另一方面，糖磷脂酰肌醇（glycosylphosphatidylinositol，gpi）修饰是真核生物重要的翻译后修饰。gpi锚定蛋白(gpi-ap)参与跨膜信号传导、细胞表面保护、细胞粘附和细胞壁形成等多种生物过程。研究表明，gpi生物合成、锚定和重塑过程中相关基因的突变会导致哺乳动物产生多种生理生殖缺陷。但植物的gpi合成和调控相关基因的作用机理尚不清楚。

4、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、本发明申请利用玉米田间育种选系过程中发现的籽粒自然突变体 gwt1a克隆出影响gpi合成的关键基因 zmgwt1a，该基因编码糖磷脂酰肌醇（gpi）合成途径第4步的酰基转移酶。该基因 zmgwt1a调控玉米胚和胚乳发育，影响籽粒储藏物质的积累，但不影响植株的正常生长发育，对提高玉米产量有重要价值。

2、本申请公开的第一方面，通过表型和细胞学分析发现 gwt1a突变体籽粒的百粒重较野生型降低49.7%，胚和胚乳发育异常，胚乳基底转移层细胞内增生减少；通过遗传分析和图位克隆方法影响玉米籽粒发育的 zmgwt1a基因，其cds序列如seq id no.1所示。

3、本申请公开的第二方面，涉及一种籽粒发育调控基因 zmgwt1a的编码蛋白，其氨基酸序列如seq id no.2所示。

4、本申请公开的第三方面，涉及一种扩增所述 zmgwt1a基因的引物对，其序列如seqid no.3和seq id no.4所示。

5、本申请公开的第四方面，涉及一种玉米籽粒表型突变snp位点，基于玉米b73参考基因组第四版本，在chr9.s_121097330位置处存在g/a突变。

6、本申请公开的第五方面，涉及一种鉴定表型突变体的dcaps分子标记，包括如seqid no.5和seq id no.6所示的引物对；和/或seqid no.7和seq id no.8所示的引物对。

7、本申请公开的再一方面，将所述玉米籽粒发育调控基因 zmgwt1a、所述扩增引物、所述玉米籽粒表型突变snp位点或所述dcaps分子标记应用于籽粒大小或/和玉米胚和胚乳发育性状调控当中。

8、本申请公开的另一方面，涉及一种玉米粒长和百粒重关联的snp位点，基于玉米b73参考基因组第四版本，在chr9.s_121100040或/和chr9.s_121100593位置处存在c/t突变。能够应用于基因 zmgwt1a优异单倍型当中。

9、本申请公开的又一方面，涉及一种鉴定基因 zmgwt1a优异单倍型的dcaps分子标记，包括如seq id no.9和seq id no.10、seq id no.11和seq id no.12和/或seq idno.13和seqid no.14所示的引物对。

10、本申请公开的再一方面，将所述玉米籽粒发育调控基因 zmgwt1a、所述扩增引物、所述snp位点、所述dcaps分子标记应用在玉米籽粒大小品种/品系选育当中。

11、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：

12、1. 定位克隆的 zmgwt1a基因调控玉米胚和胚乳发育，影响籽粒储藏物质的积累，但不影响植株的正常生长发育，对提高玉米产量有重要价值。

13、2. zmgwt1a优异单倍型的鉴定及利用途径解析，为该基因的利用提供了技术支持及优良种质资源。

技术特征：

1.一种玉米籽粒发育调控基因zmgwt1a，其cds序列如seq id no.1所示。

2.一种玉米籽粒发育调控基因zmgwt1a的编码蛋白，其氨基酸序列如seq id no.2所示。

3.权利要求1所述玉米籽粒发育调控基因zmgwt1a的编码区扩增引物，如seq id no.3和seq id no.4所示。

4.一种玉米籽粒表型突变snp位点，基于玉米b73参考基因组第四版本，在chr9.s_121097330位置处存在g/a突变。

5.一种鉴定表型突变体的dcaps分子标记，包括如seq id no.5和seq id no.6所示的引物对，和/或seq id no.7和seq id no.8所示的引物对。

6.权利要求1所述玉米籽粒发育调控基因zmgwt1a、权利要求3所述扩增引物、权利要求4所述玉米籽粒表型突变snp位点或权利要求5所述dcaps分子标记在籽粒大小或/和玉米胚和胚乳发育性状调控中的应用。

7.一种玉米粒长和百粒重关联的snp位点，基于玉米b73参考基因组第四版本，在chr9.s_121100040或/和chr9.s_121100593位置处存在c/t突变。

8.权利要求7所述snp位点在鉴定基因zmgwt1a优异单倍型中的应用。

9.一种鉴定基因zmgwt1a优异单倍型的dcaps分子标记，包括如seq id no.9和seq idno.10、seq id no.11和seq id no.12和/或seq id no.13和seq id no.14所示的引物对。

10.权利要求1所述玉米籽粒发育调控基因zmgwt1a、权利要求3所述扩增引物、权利要求4所述玉米籽粒表型突变snp位点、权利要求5所述dcaps分子标记、权利要求7所述snp位点或权利要求9所述dcaps分子标记在玉米籽粒大小品种/品系选育中的应用。

技术总结
本发明申请公开了一种玉米籽粒发育调控基因ZmGWT1a、其编码蛋白、SNP位点、功能标记及其应用。本发明申请利用玉米田间育种选系过程中发现的籽粒自然突变体gwt1a克隆出影响GPI合成的关键基因ZmGWT1a，该基因编码糖磷脂酰肌醇（GPI）合成途径第4步的酰基转移酶；该ZmGWT1a基因调控玉米胚和胚乳发育，影响籽粒储藏物质的积累，但不影响植株的正常生长发育，对提高玉米产量有重要价值；ZmGWT1a优异单倍型的鉴定及利用途径解析，为该基因的利用提供了技术支持及优良种质资源。利用本发明申请公开的所述基因及功能标记可方便玉米的高产育种材料创制，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：付志远,汤继华,田润苗,张雪海,薛亚东,王雅菲,周清倩,杨慧丽,王洪秋
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：2024/1/13