[发明专利]玉米耐渍性相关的转录因子基因zm-bRLZ及分子标记与应用

说明书

技术领域

本发明涉及植物生物技术领域。具体涉及到一个位于玉米第9染色体上，与玉米苗期耐渍性相关的转录因子基因zm-bRLZ的克隆及其功能标记的开发与应用。

背景技术

南方春玉米和北方夏玉米在正常的栽培季节中，经常遭受洪涝和渍害，因长期渍水使玉米根系处于低氧状态，导致玉米减产。渍害已成为制约玉米高产稳产的重要非生物逆境因子。培育耐渍性玉米品种是减少淹水胁迫带来损失的有效途径。

许多研究表明，玉米自交系间存在耐渍性的遗传差异，这为通过育种手段进行玉米耐渍性的遗传改良提供了基因资源。在建立玉米苗期耐渍性鉴定指标的基础上，我们对120份玉米自交系种质进行了耐渍性的鉴定筛选(姜华武，张祖新，1999)，以耐渍性显著差异的自交系(HZ32，Mo17，K12等)为材料，我们开展了控制玉米耐渍性的QTL定位、全基因组的表达谱分析、代谢途径中重要酶基因的表达和活性研究(张祖新等，2003；Zhang et al.，2005b；Tang et al.，2005)等。然而，由于玉米耐渍性为一复杂性状，存在显著的基因型与环境互作，同时胁迫强度和时间具有不可预测性，因此，使用常规育种技术对玉米耐渍性改良比较困难。近年来研究表明，分子设计育种将分子标记辅助选择技术、转基因技术和常规育种方法有机结合在一起，可为玉米耐渍性的遗传改良提供一套全新的技术方案。

优良耐渍基因的发掘、鉴定与克隆是开展玉米耐渍性分子设计育种的前提。近年来，模式植物(拟南芥和水稻)耐渍响应的关键代谢途径的阐明及其重要基因克隆(Hoeren et al.，1998；Xu et al.，2006；Hattori et al.，2009)，为植物耐渍性的遗传改良提供了基因资源。当今，在植物耐渍性改良探索中所使用的基因资源主要包括：1)导入发酵途径相关基因如Adh1、Pdc1、Pdc2、Ldh等，提高拟南芥植株对低氧胁迫的耐性；在棉花和水稻中也有类似的报道(Ellis et al.，2002；Dolferous et al.，2003；Ismond et al.，2003)。2)导入厌氧诱导的转录因子如AtMYB2基因，启动发酵途径和其他代谢途径中相关基因的表达，增强拟南芥对低氧胁迫的长期适应反应(Hoeren et al.，1998)，但AtMYB2的组成型超量表达导致转化植株夭折(Dolferous et al.，2003)。3)导入外源物种透明颤菌的血红蛋白基因vhb，提高植物根系对氧的捕获效率，以缓解长时间淹水造成的厌氧胁迫。因此，在育种实践中可用的基因资源非常有限，进一步鉴定并克隆玉米耐渍基因仍然十分必要。

鉴于此，本发明利用cDNA芯片技术，鉴定并克隆了一个玉米苗期耐渍性响应的转录因子基因zm-bRLZ，证实了该基因在玉米耐渍性形成中的功能及作用机理，基于基因序列开发了一对功能性分子标记，为玉米耐渍性的分子设计育种提供了新的基因资源和实用性标记。

发明内容

本发明的目的是从玉米中克隆一个玉米苗期耐渍性相关的基因的完整编码区DNA片段及其启动子，利用该基因开发实用性分子标记。我们将这个基因命名为zm-bRLZ。