[发明专利]ZmR1-CQ01等位基因及其在提高玉米花青素水平中的应用

说明书

本发明涉及植物基因工程技术领域，具体公开了ZmR1‑CQ01等位基因及其在提高玉米花青素水平中的应用。本发明发现过表达来源于玉米CQ01的ZmR1基因可提升整株玉米各部位的花青素含量，进而提出了该基因在提高玉米花青素产生性能和高花青素含量种质资源创制中的应用。

技术领域

本发明涉及植物基因工程技术领域，具体地说，涉及ZmR1-CQ01等位基因及其在提高玉米花青素水平中的应用。

背景技术

花青素具有很强的抗氧化活性(是维生素E的50倍)，可有效清除人体内游离活性氧，预防心血管疾病、糖尿病和癌症等，对人体健康具有重要价值，是人体必不可缺的营养成分。植物性食物是人体花青素的主要来源。

玉米是重要的粮食和饲料作物，其总产量位居主要粮食作物之首。绝大部分玉米籽粒为黄色，茎秆和叶片为绿色。紫玉米是秘鲁特有的一个玉米品种，其玉米籽粒为紫色，茎秆和叶片也有花青素积累，是玉米中的珍品。紫玉米中的花青素已被用作食品着色剂和营养补充剂(Aoki等，2002，FoodsFood Ingredients，Journal of Japan199:41-45)。紫玉米中的花青素可抑制大鼠结直肠癌的发生、降低大鼠血压(Shindo等，2007，Journal ofNutritional ScienceVitaminology 53:90-93)；并通过提高SOD活性来缓解氧化应激反应从而增加奶牛产奶量(Hosoda等，2012，Animal Science Journal83:453-459；Yonemaru等，2018，Breeding Science 68:582-586)。

高花青素玉米品种可通过传统育种和转基因育种获得，而转基因育种具有快速、高效改良目标性状的显著优点。1989年Ludwig等人分离出玉米花青素调控关键基因ZmLc的cDNA序列后，其过表达被广泛用于增加植物花青素含量(Ludwig等，1989，Proceedings ofthe National Academy of Sciences USA 86:7092-7096)。苹果中，由35S启动子驱动的ZmLc过表达增加了叶片和茎杆中的花青素含量(Flachowsky等，2010，Planta 231:623-635；Li等，2007，Planta226:1243-1254)；水稻中，由胚乳特异性启动子驱动ZmLc、ZmPl和六个的花青素合成结构基因的过表达创制了紫色胚乳水稻(Zhu等，2017，Molecular Plant10:918-929)；小麦中，在泛素启动子的驱动下，ZmLc过表达导致生殖组织(如小穗和种子)中花青素的积累量增加，ZmC1和ZmLc同时过表达导致所有组织中花青素沉积(Riaz等，2019，International Journal of Molecular Sciences 20:5806)。因此，克隆优良的玉米花青素调控基因并通过转基因技术来提高玉米整株花青素积累量对高花青素玉米新品种创制具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种提高整株玉米(玉米植株和籽粒)花青素含量的新方法。

具体地，本发明的技术方案如下：

第一方面，本发明提供一种ZmR1-CQ01等位基因(ZmR1^CQ01)，其具有如SEQ ID No：1所示的核苷酸序列。

本发明提供了一种可显著增加玉米自交系和杂交种整株花青素积累量的技术方法。