[发明专利]ZmSPL1蛋白及其编码基因在调控玉米籽粒发育中的应用

说明书

技术领域

本发明属于植物分子生物学技术领域，涉及一种ZmSPL1蛋白及其编码基因在调控玉米籽粒发育中的应用。

背景技术

玉米在我国的播种面积最大，也是全世界总产量最高的粮食作物，与人类的生产生活有着极为密切的关系。由于社会的发展和人民生活水平的提高，对玉米产量的需求越来越高，因而提高种子的产量和质量对于改善人类生活水平起着非常重要的作用。而种子的发育受到众多基因及其互作的调控，因而寻找与高产相关的功能基因对玉米高产育种具有重要的理论意义和应用价值。

种子大小是作物形态的一个重要特征，而玉米种子的大小及发育更与玉米产量存在密切的关系。种子的发育受到众多基因的调控，形成一个复杂的调控网络，其中转录因子基因发挥重要的功能。在不同的物种间，种子的大小有着显著的差异，而在同一物种内的个体之间，种子的大小差异较小，这说明种子的大小受到严格的遗传调控。因而对粒重相关基因进行研究，在作物遗传改良方面将为高产育种提供理论依据和新的基因资源。

种子发育是植物繁殖的中心环节。植物经开花和传粉后，成熟花粉所产生两个精子随花粉管生长进入雌蕊胚珠所形成的胚囊中，一个精子与胚囊中的卵细胞受精，进一步发育为胚；另一个精子则与胚囊中的中央极核细胞受精，进一步发育为胚乳。

在模式植物拟南芥中，已经应用基因克隆技术和突变体分析分离和鉴定了一些影响胚发育和形成相关基因。1995年时就以鉴定AGLl5基因在促进和维持胚的发育过程中起重要作用，其主要以转录因子的形式来调控其它基因的表达，从而影响胚的发育。在合子胚形成过程中，FAC1基因参与合子激活过程，其编码的蛋白产物为AMP脱氨酶(AMPD)，作用是将AMP转变为IMP，而在启动胚胎发育过程中，IMP被降解，从而增加细胞的ATP势能，为合子的激活提供足够多的能量。LEC2基因编码一个含B3区域的转录调控因子，它控制胚发育的正确启动，在胚发育早期和后期均大量表达。

伴随着受精卵发育形成胚的过程，受精极核进一步分裂发育起来的胚的营养组织，即胚乳。近年来应用突变体分析和分子遗传学方法已鉴定出一些参与胚乳发育的基因。TITAN蛋白与ADP核糖基化因子相关，是小分子GTP-结合蛋白RAS家族的成员，调控真核细胞多种功能。TITAN（TTN）基因的突变改变了胚乳发育中的减数分裂和细胞循环控制，影响胚乳的正常发育。编码受体激酶的Crinkly4和编码钙调蛋白酶的Dek1基因与禾谷类种子糊粉层发育有关，当Dek1突变后，糊粉层发育不正常。AGL62基因编码一个I类MADS功能域蛋白，作为转录因子起作用。在种子发育过程中，AGL62在胚乳的合胞体时期强烈表达，在细胞化即将发生之前表达量迅速下降。在agl62突变体种子中，胚乳细胞化提前，表明AGL62对抑制合胞体时期胚乳细胞化的发生起到了重要作用。

种子大小是一个复杂的农艺性状，通常由一系列基因或数量性状位点（QTLs）调控，这些功能基因参与调节胚、胚乳、种皮的发育过程，调控胚细胞、胚乳细胞以及珠被细胞的增殖时期和伸长程度，影响作物种子的大小和产量。因此近年来对控制作物种子大小的研究成为科学研究的热点。经过多年研究，对控制作物种子大小的研究已经获得了许多重要的结果，但目前已发现的调控种子大小发育的基因数量仍相对较少。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种ZmSPL1蛋白及其编码基因在调控玉米籽粒发育中的应用。

本发明所提供的应用，具体为由序列表中序列2所示的氨基酸序列组成的蛋白质（命名为ZmSPL1）或其编码基因（命名为ZmSPL1）在调控玉米籽粒发育中的应用。

在所述应用中，所述籽粒发育，体现在如下I）-III）中的至少一种：

I）籽粒粒重；

II）穗粗增大；

III）穗长増长。

具体的，在本发明中，所述调控玉米籽粒发育具体为如下中的至少一种：

a1）增加籽粒粒重；

a2）增大穗粗；

a3）增长穗长。

由序列表中序列2所示的氨基酸序列组成的蛋白质（ZmSPL1蛋白）或其编码基因（ZmSPL1基因）在选育具有如下至少一种性状玉米品种中的应用也属于本发明的保护范围：

b1）籽粒粒重增加；

b2）穗粗增大；

b3）穗长増长。

在实际应用中，需选择所述ZmSPL1蛋白表达量较高的玉米品种作为亲本进行杂交。