[发明专利]ZmSBP28基因在调控玉米株型中的用途

说明书

本发明公开了ZmSBP28基因在调控玉米株型中的用途。本发明发现将玉米中ZmSBP28基因进行敲除突变，与野生型相比，突变株的穗上叶上冲且挺立，叶夹角变小，株型明显变得紧凑。本发明提供了一种应用ZmSBP28基因培育株型紧凑或耐密植株型玉米新品种的方法，包括：将玉米中的ZmSBP28基因进行突变，筛选得到的株型紧凑或耐密植株型玉米新品种。本发明为培育耐密株型或具有耐密特性的优良高产玉米新品种提供了新的基因资源。

技术领域

本发明涉及ZmSBP28基因的新用途，尤其涉及ZmSBP28基因在调控玉米株型中的用途，属于ZmSBP28基因的新用途领域。

背景技术

玉米是中国第二大粮食作物，常年种植面积2545万公顷左右，播种面积和总产占粮食作物的25％和28％左右。随着耕地面积的减少、人口的不断增加，玉米消费量则呈刚性增加。因此，提高单产、增加总产是玉米育种长期追求的重要目标。中国黄淮海玉米产区平均亩产不到400公斤，种植密度为3500-4500株/亩。因此，提高单产、增加总产的最大潜力在于提高种植密度。然而，增加玉米种植密度会使得群体中红光与远红光比值大幅度降低(R/FR1.0)，从而激发了玉米的避荫反应，导致一系列不良后果，包括植株分枝减少、穗位增高、茎秆机械强度下降、易倒伏、早衰、空秆、光效利用率降低等，最终导致产量降低(Libenson et al.,2002；Robson et al.,2010；Weinig et al.,2006)。

叶夹角是玉米株型最重要农艺性状之一，尽管有关玉米叶夹角的QTL被定位，但到目前为止还没有通过图位克隆技术获得相应的候选基因。而一些与玉米叶夹角相关的基因通过比较基因组学和突变体技术被研究。Ku等(2011)利用比较基因组学方法，克隆了位于第二染色体上的qLA2的候选基因。研究表明，紧凑型亲本自交系豫82和松散型亲本自交系沈137其5’-UTR端”CTCC”变为”CCCC”，影响了ZmTAC1的表达水平，从而进一步影响叶夹角的大小，由此表明ZmTAC1基因表达水平的高低是通过5’-UTR位点序列‘CTCC'–‘CCCC'的变化调控的。Moreno等(1997)对lgl突变体的研究发现，该突变体为ligulelessl基因表达缺失突变体，该突变体表现为不能形成叶舌和叶耳，叶片和叶鞘的连接处不能够发育。利用活化剂(Ac)转座因子作为一个分子标签，将lgl的等位基因lgl-ml从中分离和克隆出来，研究证实LG1基因以一种细胞自主方式产生功能。Juarez等(2004)发现rld1和lbl1突变体表现出近轴/向上的叶部形态。通过克隆其相对应的基因发现，rld1编码一个HD-ZIPIII蛋白，通过远轴端的miR166-directed的转录裂解限定了空间近轴端表达。半显性Rldl-O突变体在miR166互补位点一个单核苷酸替换导致远轴端的突变体转录本的持续表达，这引起叶子偏向近轴端。遗传分析表明lbl1和Rldl-O彼此相互抑制，说明这2个基因在同一路径中起作用。对yabby基因的研究发现其直接引起侧生器官向外生长。

研究表明，历史上玉米品种更新的过程伴随着有利于密植的株型相关性状的改变，包括株高和穗位高降低，开花提早，雌雄开花间隔下降，叶片上冲，雄穗变小和雄穗分枝数减少等(Duvick and Cassman,1999；Hammer et al.,2009；Lauer et al.,2012；谢振江等，2007)，进一步证明了株型改良对玉米密植的重要性。因此，通过对株型性状基因的图位克隆和分子机理解析，探索耐密高产分子标记辅助育种技术，能够为选育耐密株型和耐密特性的优良高产玉米品种提供理论和技术支撑。

与已鉴定的QTL相比，已鉴定出的与叶夹角有关的基因数目远远不够，说明大量的与叶夹角相关的基因尚未得到鉴定。ZmSBP28基因是Squamosa启动子结合蛋白基因，其分子生物学功能目前在植物中尚未报道。

发明内容

本发明的主要目的是提供ZmSBP28基因在调控玉米株型中的新用途；

本发明的上述目的是通过以下技术方案来实现的：