[发明专利]ZmELF3.1蛋白及其功能缺失突变体在调控作物气生根数目或层数的应用

说明书

本发明公开了ZmELF3.1蛋白及其功能缺失突变体在调控作物气生根数目或层数的应用。本发明用拟南芥ELF3的蛋白序列为基础，通过在玉米基因组数据库的同源比对获得2个玉米的ELF3基因，分别命名为ZmELF3.1和ZmELF3.2。本发明进一步利用RISPR/Cas9基因编辑技术，将玉米ZmELF3.1基因突变后，其功能缺失突变体在长日照和短日照条件下均表现出气生根层数增加以及气生根总数增加的表型，由此确定玉米ZmELF3.1基因对调控玉米气生根数目和层数起着至关重要的作用。本发明不仅对调控玉米气生根数目层数具有应用前景，还可将其应用于玉米自交系改良和杂交育种。

技术领域

本发明涉及ZmELF3.1蛋白及其功能缺失突变体的新用途，尤其涉及ZmELF3.1蛋白及其功能缺失突变体在调控作物气生根数目或/和层数中的应用，属于ZmELF3.1功能蛋白及其突变体的新用途领域。

背景技术

玉米是全世界种植面积最大的粮食作物、重要的饲料及工业原料，其产量的提高和稳定直接影响全球的粮食供应安全。研究表明，无论是同一密度不同品种，还是同一品种不同密度的玉米群体，气生根数多、总根数多的，花后干物质积累量多，一生的干物质积累量也多；气生根数多，则更利于品种增加花后群体干物质生产积累量，从而增加一生干物质积累量。不同品种同一密度或同一品种不同密度的群体，气生根数及总根数与产量呈极显著的正相关关系，气生根数多更利于穗粒数的增加，气生根数多少是品种产量高低的重要标志。因此，不论是品种还是群体，气生根增加是提高群体总粒数并增加产量的根系最明显的特征。同时，作为影响玉米产量的最重要因素之一，植株倒伏程度主要受茎秆性状和根系结构的影响。作为根系的重要组成部分,气生根在玉米植株抗倒伏中的作用得到愈来愈多的关注。研究表明气生根三个重要性状——气生根层数、数量和抓地半径在不同玉米亚群中存在差异,气生根层数在热带和亚热带血缘中的范围较大,气生根数量和抓地半径在热带和亚热带血缘亚群中出现较多极值,且气生根三个性状两两之间均显著相关,气生根层数和气生根抓地半径之间的相关系数最高,说明在某些热带和亚热带环境中,植株需要较多的气生根层数、抓地半径和数量,为植株提供固着和支撑。然而，目前有关玉米ELF3调控气生根层数或/和数目尚未有报道。

发明内容

本发明的目的之一是提供ZmELF3.1蛋白在调控作物气生根层数或/和数目中的应用；

本发明的上述目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明利用CRISPR/Cas9基因编辑技术编辑创制了ZmELF3.1蛋白缺陷的突变体zmelf3.1，突变体zmelf3.1在短日照和长日照和条件下比野生型C01气生根层数和数量增加400-500％；本发明同时将ZmELF3.2蛋白进行功能缺陷突变得到突变体zmelf3.2，结果发现，相比野生型，突变体zmelf3.2的表型在气生根层数和数量上并没有表现出明显的增加；因此，本发明确定ZmELF3.1蛋白或其功能缺陷突变体具有调控玉米气生根数目或/和层数等方面的应用。

本发明所述的ZmELF3.1蛋白的氨基酸序列为SEQ ID No.1所示；所述ZmELF3.1蛋白的编码基因的多核苷酸序列为SEQ ID No.2所示。

更具体的，所述的调控作物气生根数目或/和层数包括使作物气生根数目或/和层数增加，或者是使作物气生根数目或/和层数减少。

本发明提供了一种增加作物气生根数目或/和层数的方法，包括：构建ZmELF3.1基因的基因编辑载体或ZmELF3.1基因的基因敲除载体；将该基因编辑载体或基因敲除载体转入受体植物中得到ZmELF3.1蛋白功能缺陷的转基因作物；所得转基因作物的气生根数目和层数显著多于野生型植物。