[发明专利]一种控制玉米株高的分子标记及应用

说明书

技术领域

本发明属于植物基因工程技术领域。具体涉及一种分子标记的制备及应用，本发明的分子标记来源于QTLqPH3.1基因片段，其位于玉米第3染色体上，控制玉米株高性状。本发明公开了QTLqPH3.1基因的分离克隆及作为控制玉米株高的分子标记，本发明还涉及该分子标记的开发及应用。 

背景技术

玉米是重要的粮食、饲料、工业原料和生物质能作物。生物学产量和籽粒产量都是玉米遗传育种的目标性状。株高与玉米籽粒产量和生物学产量密切相关，是一个重要的产量相关性状。因此，株高是玉米遗传和育种发明中重要的目标性状，对株高基因的鉴定与克隆具有重要的指导意义。 

矮秆基因的应用在水稻和小麦中掀起了第一次绿色革命。当前，利用矮秆突变体已经克隆出大量的株高基因，这些基因大都涉及到赤霉素（GA）的生物合成及信号传导，著名的水稻和小麦的绿色革命基因就属于此类(Monna et al.,2002;Peng et al.,1999;Sasaki et al.,2002;Spielmeyer et al.,2002)，表明内源激素GA的含量与植物株高紧密相关，精确调控活性GA的生物合成与降解对茎秆的正常延伸非常重要。因此，通过对内源生物活性GA水平的遗传操纵从而产生矮秆植株是一个可行的策略。植物内源活性GA的量是由活性GA的合成速率与其转化为非活性GA的速率两方面共同决定的。在整个GA生物合成途径中，GA2氧化酶（GA 2-oxidase，GA2ox）负责将活性GA分解代谢为非活性GA。因此，通过抑制生物活性GA的合成或促进其分解代谢都可以用来减少内源GA的含量。基于这两条减少内源GA含量的途径，不同的发明小组提出了很多想法，并在水稻中做了一些尝试，其中利用GA生物合成基因OsGA3ox2（D18）的启动子来驱动GA2ox基因的异位表达，从而达到减少植株体内活性GA水平的方法，在水稻中取得了很好的突破(Sakamoto et al.,2003)，说明利用生物技术的手段也可以创造出矮秆品种。在玉米中，大量的玉米矮秆突变体也已经被鉴定(Sheridan,1988)，但是这些突变体往往伴随着植株的严重矮化，对产量和其他农艺性状也有很大的影响，不适合在实际育种中应用。因此，鉴定和克隆表现为数量变异的株高基因非常有必要。 

鉴于此，本发明利用图位克隆的策略，克隆了一个位于玉米第3染色体的株高QTLqPH3.1，并最终鉴定到了一个住噶基因ZmGA3ox2。基于连锁分析、关联分析和突变体分析三种途径，均检测到ZmGA3ox2对株高有显著效应。另外，来自于表达、细胞学及生理学等分析也从逻辑上支持候选基因的正确性。 

发明内容

本发明是利用图位克隆策略分离位于玉米第3染色体的株高性状的QTL qPH3.1，并对最终的候选基因进行功能验证，将获得的该基因命名为QTL qPH3.1（在下面的描述中以QTL qPH3.1代替QTL qPH3.1基因，二者的含义相同），以该基因的片段作为控制玉米株高的分子标记及应用。