[发明专利]调控玉米开花期和光周期适应性的基因、分子标记及其应用

说明书

本发明公开了调控玉米开花期和光周期适应性的基因、分子标记及其应用。本发明发现ZmELF3.1基因具有调控玉米开花期和光周期适应性以及调控玉米株高、叶片数、节数或穗柄长度等方面的应用。本发明还提供了通过影响ZmELF3.1基因在玉米组织中的表达丰度进而实现调控玉米开花期和光周期适应性的两个分子标记TE_11.8k或TE_6.5k，其核苷酸序列分别为SEQ ID No.1和SEQ ID No.2所示。本发明还进一步提供了这两个分子标记的侧翼DNA序列以及特异性检测引物。本发明更进一步提供了应用ZmELF3.1基因或分子标记在调控玉米开花期和光周期适应性或培育广适性玉米新品种等方面的应用。

技术领域

本发明涉及调控玉米开花期和光周期适应性的DNA序列，尤其涉及调控ZmELF3.1基因表达量的基因，分子标记及其检测引物，本发明进一步涉及它们在调控玉米开花期和光周期适应性中的应用，属于玉米开花期和光周期适应性调控的基因，分子标记及其应用领域。

背景技术

玉米是集粮食、饲料、工业原料于一身的重要农作物，是目前中国、也是全球种植范围最广、需求最大的谷类作物之一。适宜的开花期是决定玉米适应不同生态环境种植、继而保证其产量供应的关键因素之一。中国共有6大玉米种植区，其中北方春播玉米区和黄淮海平原夏播玉米区是两大玉米主产区。对于北方春播玉米区，适当早花能保证玉米有足够的时间进行灌浆并避开后期的霜冻，利于高产；对于黄淮海夏播玉米区，受“一年两熟”耕作制度的影响，适当早花是保证玉米产量和保障后茬作物正常轮作的关键。此外，研究表明，适当早花还有利于降低玉米空杆率和加速籽粒脱水，并且针对玉米开花期基因的改良还有助于玉米根系性状的改善。对美国和中国不同年代玉米自交系的研究还表明，开花期是玉米育种中重要的选择性状，并且早花是近现代中美玉米育种历程中共有的选择趋势。因此，发掘控制玉米花期的关键基因、更好地理解玉米花期的调节机制，对于培育、筛选和改良适合不同生态区种植的玉米新品种至关重要。

玉米大约于9000年前在墨西哥西南部由其野生祖先大刍草驯化而来。大刍草是典型的热带植物，其开花诱导对日照长度（光周期）极度敏感——短日条件(SD)促进其开花、长日条件(LD)抑制其开花(在北方长日条件下多数大刍草甚至不能正常开花)。而现在的玉米种植已经延伸贯穿整个世界——最南到南纬40°的智利，最北到北纬58°的加拿大(Huang et al., 2018)。而最主要的玉米种植区，如美国的黄金玉米带、中国的黄淮海夏玉米区及北方春玉米区，都集中在中纬度的温带。这与玉米驯化过程中光周期敏感性的降低，及育种过程中对开花期针对性的选择是分不开的。

鉴于花期对于玉米生产的重要性，前人已对玉米花期的遗传和分子调控机制开展了大量研究。玉米开花期是由多基因控制的复杂数量性状，并且有多条信号途径参与玉米的开花调控。然而，目前仅有少数的玉米开花期基因和数量性状位点 (QTL) 被克隆和功能验证。

发明内容

本发明的目的之一是提供ZmELF3.1基因在调控玉米开花期和光周期适应性中的应用；

本发明的目的之二是提供调控ZmELF3.1基因在玉米表达量的分子标记及其侧翼序列；

本发明的目的之三是提供通过调控ZmELF3.1基因表达量以实现调控玉米开花期和光周期适应性或培育早花和高纬度地区适应性的玉米新品种的方法。

本发明的上述目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明的第一方面是提供了ZmELF3.1基因在调控玉米开花期和光周期适应性中的应用。