[发明专利]玉米基因KRN2及其用途

说明书

本发明涉及植物遗传学与分子育种领域。具体地，本发明涉及控制玉米穗行数的KRN2基因、与其紧密连锁的分子标记以及它们在分子育种中的应用。

技术领域

本发明涉及植物遗传学与分子育种领域。具体地，本发明涉及控制玉米穗行数的KRN2基因、与其紧密连锁的分子标记以及它们在分子育种中的应用。

背景技术

玉米是粮食、饲料和经济兼用作物，是世界第一大粮食作物。近年来，我国粮食总产实现“十二连增”，玉米发挥了重要作用，提高玉米产量对保障我国粮食安全具有重要战略意义。然而，随着我国种植结构的调整，我国玉米种植面积将呈现下降的趋势，但我国玉米需求将随着我国国民经济的快速发展和人民生活水平的不断提高而继续保持刚性增长的趋势。因此，提高玉米单产是增加我国粮食总量的重要途径，深入研究玉米产量性状的遗传基础对提高玉米单产具有重要意义。

玉米产量是一个极为复杂的数量性状。在构成玉米产量的诸多因素中，百粒重、穗行数、行粒数是影响玉米产量高低的决定性因素。穗行数是指果穗的籽粒行数，其作为玉米产量性状最重要的构成因子之一，与产量显著正相关。在玉米驯化和遗传改良的过程中，穗行数受到强烈的选择，是多个基因位点控制的结果。因此，探明穗行数形成的遗传机理，以及克隆影响玉米穗行数数量变异的主效和微效数量性状位点(QTL)，对认知玉米产量性状形成的机理和深入了解遗传改良中优良等位基因的选择方式等具有重要意义。同时，还可以为玉米产量等性状的分子育种和遗传改良提供重要的理论指导。

然而玉米基因组非常复杂，对数量性状位点(QTL)进行图位克隆存在很大的难度。图位克隆的主要原理是根据基因在图谱上的相对位置来克隆基因。首先利用初级作图群体对所研究的数量性状进行初步的QTL定位，然后结合回交和分子标记辅助选择，对目标QTL进行前景选择，同时进行背景的负向选择，培育目标QTL的近等基因系、染色体片段替换系或渗入系，再利用这些材料构建较大的分离群体，在目标区域设计特异性引物，对QTL进行精细定位，从而将目标QTL缩小到一个很小的基因组区域。在此基础上，利用染色体步移的方法构建覆盖目标区域的重叠群，鉴定出该位点的候选基因，并对候选基因的序列特征和编码产物进行分析和预测，最后通过表达分析或互补测验等进行功能验证。目前，QTL的置信区间通常在10cM以上,可能包含一个主效QTL，也有可能包括多个微效QTL，而多个微效QTL的克隆则进一步加大了难度。

分子育种是目前玉米遗传改良的重要途径，而控制目标性状基因的克隆是通过分子育种技术获得具有理想目标性状的新品种的前提。穗行数是玉米产量的主要构成因子之一，提高玉米穗行数对增加玉米产量具有重要的作用。因此，克隆玉米穗行数相关基因可为玉米高产新品种的选育提供新基因，对玉米单产的遗传改良具有重要的作用。并且，对玉米穗行数相关基因的研究也为其他作物，例如水稻、小麦、大麦、高粱中的与穗行数类似的性状特征或同源基因的研究提供重要启示。

发明内容

本发明的一个目的是提供与植物穗行数相关的蛋白KRN2及其编码基因。

在一个方面，本发明提供一种分离的或纯化的蛋白质，其包含选自以下的氨基酸序列：

(1)如SEQ ID NO：1所示的氨基酸序列；和

(2)与SEQ ID NO：1具有至少85％序列同一性且具有调控植物穗行数活性的氨基酸序列。

在另一个方面，本发明提供编码调控植物穗行数的蛋白质的核酸分子。优选地，所述核酸分子包含选自以下的核酸序列：

(1)如SEQ ID NO：2或SEQ ID NO：3所示的核酸序列；

(2)如SEQ ID NO：3第310-2400位所示的核酸序列；

(3)与SEQ ID NO：2、SEQ ID NO：3或SEQ ID NO：3第310-2400位所示的核酸序列具有至少85％序列同一性且具有调控植物穗行数活性的核酸序列；和