[发明专利]Zm5008基因在调控玉米株高和节间距中的应用

说明书

本发明公开了Zm5008基因在调控玉米株高和节间距中的应用。本发明提供了蛋白ZM5008或其编码DNA分子或含有编码DNA分子的重组载体、表达盒、转基因细胞系或重组菌在调控植物株高和/或调控植物节间距中的应用。本发明发现影响玉米株高的基因Zm5008，将其编码基因在玉米中敲除，得到Zm5008突变株系，该植株与正常玉米相比表现出明显的株高降低，说明该基因与玉米株高发育调控密切相关，这有助于明确Zm5008在植物株高中的作用机制，对此基因的研究可以进一步丰富作物株型形成的生物学意义，获得株型改变或品种改良的植物。

技术领域

本发明属于生物技术领域，尤其涉及一种Zm5008基因在调控玉米株高和节间距中的应用。

背景技术

玉米已成为我国第一大粮食作物，但我国玉米的平均产量却不及美国，这充分说明我国玉米单产还有巨大的提高潜力和空间。玉米在保证世界粮食安全方面起着重要的作用，在我国玉米又是集食用、饲料、工业用途为一体的多功能作物。发掘玉米增产潜力、提高玉米产量是社会发展的必然要求，也是玉米育种学家追求的永恒目标。近年来我国玉米供需缺口大，对国外进口玉米的依赖不断加重，造成我国粮食安全的严重隐患。由于我国耕地面积的制约，培育具有高产潜力的杂交种仍然是提高单产的最主要途径。近年来，随着玉米种植密度的提高，玉米的株型改良成为玉米遗传育种研究的重点之一(DOEBLEY,1990)。因此，控制玉米株高性状的研究越来越受到育种家的关注。株高是影响作物产量和倒伏的重要农艺性状，是衡量优良玉米品种的重要指标之一(Salas Fernandez et al.,2009)。植株过高会造成种植密度下降,不抗倒伏，收获质量降低，过矮则会影响整个群体生物量和生长结构(Peiffer et al.,2014)。此外，玉米株高还影响光在群体冠层中的合理分布、截光能力和群体合理光能利用等(BENZ and ILTIS,1992)。因此，研究玉米株高关键基因以及调控机理就变得非常重要。但是目前，调控玉米株高发育的关键基因以及调控机制并不清楚。

自1975年Mock(MOCK and PEARCE,1975)提出玉米理想株型的概念以后，许多植物学家先后做了大量的玉米株型研究。美国19世纪30年代以来的统计数据显示：玉米耐密性的改良对增产的贡献远高于单株产量的增加(Duvick,2005)。普通的玉米品种在种植密度较大的条件下，株高会因为植株间对光的竞争而增加，进而加重植株倒伏的风险，因此，植株较高的品种不适合密植(BISWAS and SALOKHE,1989)。合适的株高以及株高与穗位比值可以降低植株的重心而增强其抗倒伏性，调控株高与挖掘作物的增产潜力具有极高的关联性(Khush,1999)。研究认为，虽然株高与干物质积累成正比，矮杆却具有更高的将干物质转移向籽粒的能力，合理密植的关键之一是要选择株高合适的品种(KAGODA et al.,2011)。玉米植株过高会使栽培密度降低、引起倒伏、收货指数下降，过低又会影响田间通透性、易感染病虫害，不利于光合产物向穗部的有效运转，降低生物产量，只有合理的株高才能促成高产。