本發(fā)明屬于作物選種培育，具體涉及zmgad基因、indel分子標(biāo)記在調(diào)控玉米根系gaba含量中的應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、玉米作為全球最重要的糧食作物之一，其產(chǎn)量和質(zhì)量一直備受農(nóng)業(yè)科學(xué)家的關(guān)注。隨著生物信息技術(shù)的迅速發(fā)展，全基因組關(guān)聯(lián)分析（genome-wide?association?study，gwas)成為近年來基因組學(xué)研究的熱點，通過檢驗全基因組遺傳標(biāo)記與表型變異關(guān)聯(lián)的顯著性來定位與性狀相關(guān)的遺傳位點,?在群體水平上解析性狀遺傳基礎(chǔ)，可以為作物性狀遺傳改良及分子標(biāo)記輔助育種提供理論依據(jù)和參考。

2、根系不僅是水分和養(yǎng)分吸收的主要器官，而且可以通過調(diào)節(jié)根系構(gòu)，合成或分泌激素、有機酸和酶等物質(zhì)來適應(yīng)多變的土壤環(huán)境。玉米根系發(fā)育質(zhì)量是影響玉米抗逆性的重要因素。γ-氨基丁酸(gaba)是植物體內(nèi)普遍存在的一種非蛋白質(zhì)類氨基酸，被公認(rèn)為是內(nèi)源植物信號傳導(dǎo)分子并且參與多種生理生化反應(yīng)，同時參與信號的傳導(dǎo)、氮代謝、滲透調(diào)節(jié)和抗氧化的應(yīng)激保護(hù)等。gaba會直接或間接提高植物的抗逆能力，緩解非生物脅迫對植物的損害。目前與玉米根系gaba含量相關(guān)的位點和基因報道極少，且靶位點尚未有相關(guān)報道。因此，挖掘玉米根系gaba含量穩(wěn)定主效位點，開發(fā)功能標(biāo)記并用于育種，加快選育抗逆的玉米新品種具有重要意義。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種zmgad基因、indel分子標(biāo)記在調(diào)控玉米根系gaba含量中的應(yīng)用，該分子標(biāo)記可廣泛用于鑒定待測玉米根系gaba含量，可加快育種進(jìn)程。

2、本發(fā)明提供的技術(shù)方案如下：

3、玉米zmgad基因在調(diào)控玉米根系生長中的應(yīng)用，所述玉米zmgad基因的核苷酸序列如seq?id?no.1所示；或由seq?id?no.1所示的核苷酸序列經(jīng)過添加、取代或缺失一個或幾個堿基而生成的，并編碼控制玉米zmgad蛋白的核苷酸序列。

4、進(jìn)一步的，玉米zmgad基因為如下（a）或（b）：

5、（a）由seq?id?no.2所示的氨基酸序列組成的蛋白；

6、（b）將seq?id?no.2所示的序列經(jīng)過一個或幾個氨基酸殘基的取代和/或添加和/或缺失且由seq?id?no.2衍生的蛋白。

7、進(jìn)一步的，所述調(diào)控玉米根系生長包括調(diào)控玉米的根長、根部的l-谷氨酸含量和gaba含量。

8、本發(fā)明還提供了一種促進(jìn)玉米根系生長的方法，將玉米zmgad基因的cds序列構(gòu)建到植物表達(dá)載體上，轉(zhuǎn)化到目的植株，獲得陽性過表達(dá)轉(zhuǎn)基因玉米；所述轉(zhuǎn)基因玉米與目的植株相比產(chǎn)量更高，所述玉米zmgad基因的核苷酸序列如seq?id?no.1所示。

9、進(jìn)一步的，所述促進(jìn)玉米根系生長包括提高玉米的根長和gaba含量，并降低根部的l-谷氨酸含量。

10、本發(fā)明還提供了與玉米根系gaba含量相關(guān)的分子標(biāo)記。所述分子標(biāo)記的序列如seq?id?no.1所示，seq?id?no.1的第628位的多態(tài)性為缺失或ct，該插入/缺失位于zmgad基因的第4個外顯子區(qū)域。

11、進(jìn)一步的，在所述分子標(biāo)記的indel位點中，相對于插入型堿基，堿基缺失型的玉米根系gaba含量較高。

12、本發(fā)明還提供了上述的與玉米根系gaba含量相關(guān)的分子標(biāo)記引物，所述引物的序列如下：

13、zmgad-indel10842-fg：5'-gaaggtgaccaagttcatgcttcgcggccatcctcg-3'；

14、zmgad-indel10842-ft：5'-gaaggtcggagtcaacggatttgtggcggccatcctct-3'；

15、zmgad-indel10842-r：5'-tcctcgaactcgccgttc-3。

16、本發(fā)明還提供上述的與玉米根系gaba含量相關(guān)的分子標(biāo)記或上述的引物在玉米根系gaba含量鑒定及培育發(fā)達(dá)根系玉米品種中的應(yīng)用。

17、本發(fā)明還提供一種培育發(fā)達(dá)根系玉米品種的方法，包括以下步驟：對待測玉米品種的dna進(jìn)行pcr擴(kuò)增得到pcr產(chǎn)物，采用上述的引物作為擴(kuò)增引物，擴(kuò)增完成后，讀取熒光信號，得到基因型結(jié)果；選擇基因缺失型的玉米植株進(jìn)行繁育。

18、一種與玉米根系gaba含量相關(guān)的分子標(biāo)記被命名為zmgad-indel10842，該標(biāo)記為arms標(biāo)記。它是通過由seq?id?no:1和seq?id?no:2所示的兩條正向引物，以及seq?id?no:3所示的一條反向引物擴(kuò)增得到的。seq?id?no:1和seq?id?no:2的正向引物5’端分別結(jié)合了fam和hex熒光基團(tuán)。在熒光檢測中，若檢測到的熒光信號為藍(lán)色，則表示indel位點的堿基缺失（--）型；若熒光信號為綠色，則表示indel位點的堿基為插入（ct）型。

19、根據(jù)變異位點，將供試群體劃分為兩種類型，這兩種類型在l-谷氨酸含量、zmgad基因表達(dá)量和根系性狀方面均存在顯著差異。其中，indel位點的堿基缺失（--）被認(rèn)定為玉米zmgad基因的優(yōu)異類型。

20、有益效果

21、本發(fā)明基于全基因組關(guān)聯(lián)分析，發(fā)現(xiàn)一個新的與玉米根系gaba含量顯著關(guān)聯(lián)位點并開發(fā)了一個調(diào)控玉米根系gaba含量的分子標(biāo)記zmgad-indel10842，該分子標(biāo)記可廣泛用于鑒定待測玉米根系gaba含量，可加快育種進(jìn)程。

22、本發(fā)明所提供的分子標(biāo)記zmgad-indel10842具有擴(kuò)增穩(wěn)定、檢測效率高等特點，為玉米根系gaba含量的分子標(biāo)記輔助育種提供了有效標(biāo)記資源，可促進(jìn)玉米抗逆能力的遺傳改良，助力玉米高產(chǎn)新品種培育。

23、通過應(yīng)用本發(fā)明所提供的與玉米gaba含量相關(guān)的分子標(biāo)記zmgad-indel10842，可判斷待測玉米品種（系)玉米gaba位點的增效變異是否存在，極大提高了玉米品種（系)的選擇效率和質(zhì)量，最大限度降低成本，直接實現(xiàn)了目標(biāo)性狀位點在玉米種質(zhì)資源及育種后代中的鑒定，為玉米分子標(biāo)記輔助育種提供了可靠的分子標(biāo)記。

技術(shù)特征：

1.玉米zmgad基因在調(diào)控玉米根系生長中的應(yīng)用，其特征在于，所述玉米zmgad基因的核苷酸序列如seq?id?no.1所示；或由seq?id?no.1所示的核苷酸序列經(jīng)過添加、取代或缺失一個或幾個堿基而生成的，并編碼控制玉米zmgad蛋白的核苷酸序列。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用，其特征在于，玉米zmgad基因為如下（a）或（b）：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用，其特征在于，所述調(diào)控玉米根系生長包括調(diào)控玉米的根長、根部的l-谷氨酸含量和gaba含量。

4.一種促進(jìn)玉米根系生長的方法，其特征在于，將玉米zmgad基因的cds序列構(gòu)建到植物表達(dá)載體上，轉(zhuǎn)化到目的植株，獲得陽性過表達(dá)轉(zhuǎn)基因玉米；所述轉(zhuǎn)基因玉米與目的植株相比產(chǎn)量更高，所述玉米zmgad基因的核苷酸序列如seq?id?no.1所示。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的促進(jìn)玉米根系生長的方法，其特征在于，所述促進(jìn)玉米根系生長包括提高玉米的根長和gaba含量，并降低根部的l-谷氨酸含量。

6.與玉米根系gaba含量相關(guān)的分子標(biāo)記，其特征在于，所述分子標(biāo)記的序列如seq?idno.1所示，seq?id?no.1的第628位的多態(tài)性為缺失或ct，該插入/缺失位于zmgad基因的第4個外顯子區(qū)域。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的與玉米根系gaba含量相關(guān)的分子標(biāo)記，其特征在于，在所述分子標(biāo)記的indel位點中，相對于插入型堿基，堿基缺失型的玉米根系gaba含量較高。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的與玉米根系gaba含量相關(guān)的分子標(biāo)記引物，其特征在于，所述引物的序列如下：

9.權(quán)利要求6或7所述的與玉米根系gaba含量相關(guān)的分子標(biāo)記或權(quán)利要求8所述的引物在玉米根系gaba含量鑒定及培育發(fā)達(dá)根系玉米品種中的應(yīng)用。

10.一種培育發(fā)達(dá)根系玉米品種的方法，其特征在于，包括以下步驟：對待測玉米品種的dna進(jìn)行pcr擴(kuò)增得到pcr產(chǎn)物，采用權(quán)利要求8所述的引物作為擴(kuò)增引物，擴(kuò)增完成后，讀取熒光信號，得到基因型結(jié)果；選擇基因型缺失型的玉米植株進(jìn)行繁育。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及分子標(biāo)記及其應(yīng)用，具體涉及ZmGAD基因、InDel分子標(biāo)記在調(diào)控玉米根系GABA含量中的應(yīng)用。本發(fā)明所提供的分子標(biāo)記ZmGAD?INDEL10842具有擴(kuò)增穩(wěn)定、檢測效率高等特點，為玉米根系GABA含量的分子標(biāo)記輔助育種提供了有效標(biāo)記資源，可促進(jìn)玉米抗逆能力的遺傳改良，助力玉米高產(chǎn)新品種培育。

技術(shù)研發(fā)人員：李鵬程,閆宇星,王后苗,王蕓蕓,楊澤峰,徐辰武
受保護(hù)的技術(shù)使用者：揚州大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/10