[发明专利]一种玉米砷胁迫抗性基因ZmAsR1及其引物、编码产物、连锁SNP和应用

说明书

本发明属于玉米遗传育种技术领域，具体涉及一种玉米砷胁迫抗性基因ZmAsR1及其引物、表达产物、连锁SNP和应用。本发明的玉米砷胁迫抗性基因ZmAsR1可用于提高玉米重金属胁迫抗性、提高玉米品质的育种实践。

技术领域

本发明属于玉米遗传育种技术领域，具体涉及一种玉米砷胁迫抗性基因ZmAsR1及其引物、编码产物、连锁SNP和应用。

背景技术

由于人类活动，土壤重金属和类金属污染，例如金属加工、采矿、污水灌溉及除草剂和化肥的应用等已成为一个世界性的环境问题。砷是一个有毒金属，已被列为I类致癌物。研究报道，在土壤中，砷的浓度低于10毫克/公斤，而在一些矿业污染的土壤中，砷的含量高达17,400毫克/公斤。由于土壤中的重金属可以被植物体吸收和积累，并通过食物链进入人体，高水平的砷含量可能会给人类健康带来巨大风险。研究表明，无论成人或儿童，食用砷污染的小麦，都会增加患癌症疾病的风险。食用在富含砷或其他重金属污染的土壤中种植的大米会严重影响血液中重金属的含量。另外，高浓度的砷含量对植物的生长也会产生不利影响，比如会引起侧根的损伤并抑制水分的吸收，进而降低作物的产量。较高的砷含量也会影响一些植物代谢相关的重要过程，如光合作用、蒸腾作用、呼吸作用、叶绿素的合成和核酸的合成等，从而抑制植物生长。

因考虑到砷对植物生长的危害和对人类健康的潜在危险，有必要对植物中砷积累和耐受的遗传机制进行研究以减少其对植物的毒害作用以及减少其对人类健康的危害。在先前的研究中，有关砷积累和砷耐受性的相关数量性状位点已经在水稻的不同群体中被定位。此外，砷积累所涉及的各种基因也在不同的物种中被报道，例如，在烟草中，拟南芥的植物螯合肽合成酶1基因的过表达可使根中的砷含量增加。两个有关砷的编码相应谷氧还原蛋白基因的过表达可以减少拟南芥中砷的积累，进而提高拟南芥对砷的耐受性；另外，在酵母中可以通过保持谷胱甘肽含量和调节水通道蛋白显著减少亚砷酸盐的含量。在水稻中，基因编辑CRT传输器对谷胱甘肽的平衡以及砷的耐性也十分重要。有报道称，拟南芥的肌醇翻译基因不仅可以增加酿酒酵母的砷含量，也可以调节拟南芥种子中的砷含量。

而玉米砷胁迫抗性基因未见报道，为玉米重金属胁迫耐受育种的应用实践打下基础，我们需要挖掘与玉米砷胁迫抗性相关的基因。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种玉米砷胁迫抗性基因ZmAsR1，所述基因ZmAsR1的核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示。

本发明的目的之二是提供所述玉米砷胁迫抗性基因ZmAsR1的编码产物，所述编码产物的氨基序列如SEQ ID NO.2所示。

本发明的目的之三是提供用于扩增所述玉米砷胁迫抗性基因ZmAsR1的引物，上游引物的核苷酸序列如SEQ ID NO.3，下游引物的核苷酸序列如SEQ ID NO.4。

本发明的目的之四是提供所述玉米砷胁迫抗性基因ZmAsR1的连锁SNP标记，所述SNP标记的核苷酸序列如SEQ ID NO.5所示。

本发明的目的之五是提供用于跟踪鉴定所述SNP标记的引物，所述引物对中，上游引物的核苷酸序列如SEQ ID NO.6所示，下游引物的核苷酸序列如SEQ ID NO.7所示。

本发明的目的之六是提供所述玉米砷胁迫抗性基因ZmAsR1在玉米遗传育种中的应用。

本发明的目的之七是提供所述玉米砷胁迫抗性基因ZmAsR1的分子内SNP标记在玉米遗传育种中的应用。

与现有技术相比，本发明的有益技术效果在于：

1.本发明克隆了调控玉米砷胁迫抗性基因ZmAsR1，发现了其DNA序列，CDS序列和编码蛋白序列，为玉米重金属胁迫耐受育种的应用实践打下基础。

2.本发明的玉米砷胁迫抗性基因ZmAsR1分子内SNP标记可用于跟踪鉴定玉米砷胁迫抗性基因ZmAsR1，适用于玉米重金属胁迫耐受田间育种的追踪鉴定。