[发明专利]一种玉米穗行数相关蛋白及其编码基因和应用

说明书

本发明属于生物技术领域，公开了一种玉米穗行数相关蛋白及其编码基因和应用，具体地公开了氨基酸序列是SEQ ID No.1的玉米蛋白质Zm00001d016075及其编码基因在提高玉米穗行数中的应用。本发明基于CRISPR/Cas9技术，通过敲除玉米中Zm00001d016075蛋白质的编码基因，来获得穗行数显著增加的玉米植株，达到增产的目的，为创制玉米突变体植株和/或玉米育种提供了更精准、高效、省时、省力、安全，无外源DNA插入的技术方法，具有潜在的育种价值。

技术领域

本发明属于生物技术领域，具体涉及一种玉米穗行数相关蛋白及其编码基因和应用。

背景技术

玉米(Zea mays L.)是世界上最重要的谷类作物之一，用途广泛，在维系粮食安全、促进畜牧业发展、满足工业原料需求等方面具有举足轻重的作用。但随着我国人口增加和工业化与城镇化的发展，耕地面积减少的趋势已不可逆转。因此，提高玉米单产水平成为保障玉米有效供给的根本途径。穗粒数、粒重和单位面积穗数是玉米产量构成的基本要素，穗粒数由穗行数和行粒数决定，而穗行数对玉米穗粒数具有重要的决定作用。研究表明玉米穗行数是多基因控制的数量性状，其与玉米产量呈显著正相关关系，并且由于穗行数是在雌穗分化过程中决定的，因此，其遗传力较高且受外界环境条件影响较小，通过选育适宜的穗行数，是进一步提高玉米产量的有效途径之一。穗行数作为重要的产量构成因子之一，同时也是重要的驯化性状，在玉米的进化过程中经历了由少到多的巨大变化，对调控穗行数的基因进行挖掘可帮助我们进一步了解其遗传基础并为构建玉米产量性状协调表达体系、提高玉米育种效率提供更多的基因资源。在此条件下，加强穗行数的遗传与发育研究，对玉米育种具有重要意义。

近年来发展起来的基因编辑技术是研究植物基因功能和农作物品种改良强有力的手段之一。基因编辑育种具有精准、高效、省时、省力和安全等特点，基于基因编辑的新一代遗传育种技术为农业技术革命提供了新契机，也是各国现代农业发展争夺的焦点。CRISPR系统的基因编辑技术正在创造新型的健康食物，实现传统转基因作物向基因编辑作物概念性的转变。传统的转基因是将外源DNA序列插入作物的基因组中，而基因编辑的概念则是精确地编辑、改良和改造作物中原来基因组中特定的基因，人为地强化自然赋予植物的优良性状。其中，CRISPR/Cas9是继TALLEN、ZFN之后的一种新型高效定点编辑基因的新技术，其可以通过对植物自身基因的快速、定点改变，实现对作物性状的精准改良，其被誉为“下一代的育种技术”。CRISPR/Cas9系统主要由引导RNA(sgRNA)和Cas9蛋白结构域组成，在识别、切割目标DNA双链后，通过同源重组或非同源末端连接修复途径产生DNA突变。通过该技术可以促进商业化玉米育种进程，克服传统育种的短板，具有缩短育种周期和不影响其他性状等优点，在玉米分子育种过程中将发挥越来越重要的作用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是如何提高玉米穗行数。

为了解决上述技术问题，本发明首先提供了与玉米穗行数相关的蛋白质或调控所述蛋白质活性或含量的物质的应用，所述应用为下述任一种：

D1)蛋白质或调控所述蛋白质活性或含量的物质在调控玉米穗行数或提高玉米穗行数中的应用；

D2)蛋白质或调控所述蛋白质活性或含量的物质在制备调控玉米穗行数或提高玉米穗行数的产品中的应用；

D3)蛋白质或调控所述蛋白质活性或含量的物质在制备培育高产玉米的产品中的应用；

D4)蛋白质或调控所述蛋白质活性或含量的物质在玉米育种中的应用；

调控所述蛋白质活性或含量的物质可为敲除所述蛋白质的编码基因的物质和/或调控所述蛋白质的编码基因表达的物质。

所述蛋白质来源于玉米，其名称为Zm00001d016075，为如下A1)、A2)或A3)：

A1)氨基酸序列是SEQ ID No.1的蛋白质；