[发明专利]ZmR1-ZN3等位基因、蛋白及与其关联的分子标记及应用

说明书

本发明涉及植物基因工程及分子标记技术领域，具体涉及ZmR1‑ZN3等位基因、蛋白及与其关联的分子标记及应用。本发明的ZmR1‑ZN3等位基因具有如SEQ ID No：1所示的核苷酸序列。本发明发现该基因可用于区分玉米叶鞘的颜色，并在此基础上开发了新的分子标记，该分子标记能够通过如SEQ ID NO.3‑4所示的引物对扩增得到。该基因和分子标记可应用于绿叶鞘玉米和紫玉米的遗传改良育种中，可高通量准确快速鉴定玉米是否携带绿叶鞘控制基因，大大加速玉米颜色育种的选育进程。

技术领域

本发明涉及植物基因工程及分子标记技术领域，具体涉及ZmR1-ZN3等位基因、蛋白及与其关联的分子标记及应用。

背景技术

鲜食玉米又称为水果玉米，符合现代大众消费者粗粮细吃、营养均衡的健康膳食理念。近年来，鲜食玉米产业发展迅速。随着市场需求的不断变化，鲜食玉米朝着多元化方向发展。目前大面积推广的鲜食玉米有白色、紫色、黄色或彩色等多种颜色类型(徐丽等，2020，中国种业10:14-18)。

花青素调控基因在鲜食玉米颜色多样性中发挥决定性作用：种皮或者糊粉层花青素沉积产生紫色玉米籽粒；而白玉米和黄玉米籽粒的种皮和糊粉层中无花青素积累。因此，克隆花青素调控基因并开发其功能分子标记对鲜食玉米颜色育种和颜色性状遗传改良具有重要意义(Sun等，2021，Botany Letters 168:546-557；Yonemaru等，2018，BreedingScience 68:582-586)。

叶鞘颜色与籽粒颜色密切相关，育种过程中发现紫玉米的叶鞘往往也呈现紫色。紫色对绿色为显性，大部分玉米种质叶鞘为紫色。大田玉米育种中所利用的玉米种质叶鞘多为紫色，而在鲜食玉米育种中为了进行玉米颜色遗传改良，大量绿叶鞘玉米种质被选育并被利用，例如培育白糯玉米，将白糯玉米改良成为黄玉米、紫玉米、彩玉米等。鉴定玉米叶鞘花青素积累调控基因并开发其功能分子标记对绿叶鞘玉米和紫玉米的遗传改良育种具有重要的实用价值。

发明内容

本发明的目的是提供一种新的玉米叶鞘花青素积累调控基因及相关分子标记。

研究发现，一般玉米中ZmR1基因表达量提升后，会提高叶鞘/籽粒中花青素的积累，但本发明在研究时意外发现ZN3中ZmR1基因的表达量远远高于其他紫叶鞘玉米品种，但其叶鞘和籽粒中却无花青素积累，表明ZN3中ZmR1基因对于叶鞘花青素积累的调控具有特殊性，进而本发明通过该基因的检测来区分绿色叶鞘玉米和紫色叶鞘玉米。

具体地，本发明提供如下技术方案：

第一方面，本发明提供一种ZmR1-ZN3等位基因(来自于玉米自交系ZN3)，其具有如SEQ ID No：1所示的核苷酸序列。

第二方面，本发明提供一种ZmR1-ZN3蛋白，其具有如SEQ ID No：2所示的氨基酸序列。

第三方面，本发明提供ZmR1-ZN3蛋白或其编码基因、或含有其编码基因的生物材料在区分玉米叶鞘颜色、改变籽粒花青素积累情况或玉米遗传育种中的应用；所述ZmR1-ZN3蛋白具有如SEQ ID No：2所示的氨基酸序列。

本发明的应用中，所述生物材料为表达盒、载体或宿主细胞；

和/或，所述编码基因具有如SEQ ID No：1所示的核苷酸序列。