[发明专利]调控玉米对弯孢叶斑菌抗性增强的基因、其编码的蛋白质以及应用

说明书

本发明涉及生物技术和遗传育种领域，具体地说，涉及调控玉米对弯孢叶斑菌抗性增强的基因、其编码的蛋白质以及应用。所述基因为ZmBON1，其核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示，所述应用是指在改良玉米抗弯孢叶斑菌中的应用，其是利用CRISPR/Cas9基因编辑手段，对玉米ZmBON1基因进行定点突变，使得玉米ZmBON1基因功能缺失，来实现对玉米抗弯孢叶斑菌的遗传改良。研究提供了新的抗病育种基因资源，未来可通过该基因改良重要玉米自交系的抗病性，在生产上得以推广应用。

技术领域

本发明涉及生物技术和遗传育种领域，具体地说，涉及调控玉米对弯孢叶斑菌抗性增强的基因、其编码的蛋白质以及应用。

背景技术

抗病育种是用于抵御植物病害导致作物减产的有效且可持续策略。目前绝大部分抗病品种是通过传统的选育和杂交手段获得，周期较长，相对费事费力。分子育种被认为是极具发展潜力的新一代育种技术。而分子育种目前主要的瓶颈一方面在于作物抗病基因资源的匮乏及其分子机制解析，另一方面受限于转基因材料的种植需经受严格的测试审批。近期美国冷泉港实验室利用 CRISPR/Cas9技术敲除了玉米G蛋白β亚基，发现其出现矮小的形态表型，并且免疫标记基因ZmPR1/5表达量显著上调，证明其矮小表型可能是由于自发免疫所致。但并未对突变体材料Zmgb1^CR进行田间接病试验。而目前通过基因工程方法获得其余玉米非转基因抗病材料还未见报道。

目前科学家已从模式植物拟南芥中克隆了大量的植物生长和防御响应基因并深入解析了其分子机理。但将这些基因理论研究的成果直接应用到作物分子育种中的报道还不多。如何快速克隆玉米中的抗病防御相关基因，并创制可推广应用的育种材料是所有玉米分子育种家们十分关切的问题。

发明内容

本发明的第一个目的是提供调控玉米对弯孢叶斑菌抗性增强的基因、其编码的蛋白质以及应用。

为了实现上述目的，第一方面，本发明提供调控玉米对弯孢叶斑菌抗性增强的基因，所述基因为ZmBON1，其核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示。

第二方面，本发明提供调控玉米对弯孢叶斑菌抗性增强的蛋白质，所述蛋白质由SEQ ID NO.1所示的基因编码。

第三方面，本发明提供所述的基因在改良玉米抗弯孢叶斑菌中的应用，其是利用CRISPR/Cas9基因编辑手段，对玉米ZmBON1基因进行定点突变，使得玉米ZmBON1基因功能缺失，来实现对玉米抗弯孢叶斑菌的遗传改良。

进一步的，针对玉米中的目标基因ZmBON1设计基于CRISPR/Cas9的 sgRNA序列，将含有编码所述sgRNA序列的DNA片段连接到携带Bar的载体中，用构建的载体转化玉米，实现对ZmBON1的定点突变，进而获得ZmBON1 基因功能缺失的转基因玉米植株。

进一步的，针对玉米中的目标基因ZmBON1作用位点的sgRNA序列为5’ -GATCGCTTTCTCCGCTCCCG-3’和5’-GTTCAGGCTGAAGAAAGTTC-3’。

进一步的，将两个sgRNA作用位点通过不同表达盒串联到同一载体上。

进一步的，所述携带Bar的载体为pBUE411。

进一步的，通过农杆菌介导法转化玉米。

进一步的，所述玉米为自交系KN5585。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明首次揭示了玉米ZmBON1基因的生物学功能，通过CRISPR/Cas9 技术对玉米ZmBON1基因进行基因编辑，并进一步的获得无外源基因插入的玉米抗病材料，本研究提供了新的抗病育种基因资源，未来可通过该基因改良重要玉米自交系的抗病性，在生产上得以推广应用。

附图说明