[发明专利]调控玉米种胚大小的相关基因及其筛选方法和应用

说明书

本发明公开了调控玉米种胚大小的相关基因及其筛选方法和应用，所述调控玉米种胚大小的相关基因包括ZmCT2(GRMZM2G064732)和ZmPPR(GRMZM2G406746)，所述ZmCT2的核苷酸如SEQ ID NO:1所示，氨基酸如SEQ ID NO:2所示，所述ZmPPR的核苷酸如SEQ ID NO:3所示，氨基酸如SEQ ID NO:4所示。本发明还公开调控玉米种胚大小的相关基因的筛选方法和应用。本发明利用337个玉米自交系材料的群体差异，以胚占整个种子质量的百分比PEWMK为性状，运用全基因组关联分析的方法，发现了影响玉米种胚大小的候选基因。

技术领域

本发明属于生物育种技术领域，具体地说，涉及调控玉米种胚大小的相关基因及其筛选方法和应用。

背景技术

种子大小直接关系到农作物的产量，在水稻，玉米等单子叶植物中已鉴定到35个基因直接参与调控种子大小。水稻或玉米种子主要由胚(Embryo)和胚乳(Endosperm)组成。相较于种子大小性状的研究，关于种胚大小的研究仅有几篇报道，Nobuhiro Nagasawa在2013年报道了OsCYP78A13基因突变后会导致水稻种胚增大；Masaharu Suzuki在2015年报道了一个MATE转运体影响种胚大小；Gileung Lee在2019年报道了C3HC4-type RINGfinger protein对水稻种胚大小有影响。在不同玉米品系中，种胚大小的差异显著，见图1中的图1A。因此本发明针对控制玉米胚占种子质量百分比这一性状的关键基因进行了鉴定。

发明内容

本发明的目的在于提供调控玉米种胚大小的相关基因及其筛选方法和应用。以胚占整个种子质量的百分比(The Percentage of Embryo Weight in Maize Kernel:PEWMK)为指标，测定337份玉米自交系材料的PEWMK值，运用全基因组关联分析的方法，获得了11个影响玉米种胚大小的候选基因。并对ZmCT2(GRMZM2G064732)和ZmPPR(GRMZM2G406746)进行功能验证。证实ZmCT2和ZmPPR基因及其相关SNP控制玉米种胚大小。

其具体技术方案为：

调控玉米种胚大小的相关基因，包括ZmCT2和ZmPPR，所述ZmCT2的核苷酸如SEQ IDNO:1所示，氨基酸如SEQ ID NO:2所示，所述ZmPPR的核苷酸如SEQ ID NO:3所示，氨基酸如SEQ ID NO:4所示。

调控玉米种胚大小的相关基因的筛选方法，包括以下步骤；

步骤1、以胚占整个种子质量的百分比PEWMK为衡量指标，对337份玉米自交系材料进行评测

取收获后充分晾晒的种子分离胚和胚乳，每个株系取3至6个种子进行分离，分别统计胚和胚乳的重量，作为一个重复，每个自交系3个重复。计算胚占种子质量百分比，计算公式如下：

W_Em:表示胚的重量；W_En:表示胚乳的重量。

步骤2、全基因组关联分析

使用TASSEL 5.0软件对PEWMK进行分析，为消除假阳性对分析结果产生的影响，将群体结构(K)和亲缘关系(Q)考虑进去，使用Q+K模型即混合线性模型(MLM)对表型进行分析。对分析结果绘制Manhattan图，并对显著的SNP位点在玉米B73基因组(https://maizegdb.org/genome/assembly/B73％20RefGen_v2)中查找并注释。

步骤3、自交系群体中ZmCT2、ZmPPR编码区SNP位点与PEWMK相关性分析

根据GWAS结果比对并查找ZmCT2、ZmPPR编码区显著的SNP位点，分析SNP位点是否引起编码氨基酸发生变化，并分析自交系中引起氨基酸改变的SNP位点对PEWMK的效应。