[发明专利]一种玉米苗期斑马叶及白粒基因zb10及其连锁的分子标记和应用

说明书

本发明公开了一种玉米苗期斑马叶及白粒基因zb10及其连锁的分子标记和应用，属于分子遗传学领域，该基因其核苷酸序列如SEQ ID No.2所示，该基因zb10在编码区第一外显子上含有一个7bp的碱基插入，序列为AACGCGC。本发明提供的玉米苗期斑马叶及白粒基因zb10，只影响玉米苗期叶色和籽粒粒色性状，对其他基因的基因功能没有影响，因而对其他农艺性状等没有影响，在不同的遗传背景下遗传稳定，在玉米制种中具有巨大利用价值。

技术领域

本发明涉及分子遗传学领域，特别是涉及一种玉米苗期斑马叶及白粒基因zb10及其连锁的分子标记和应用。

背景技术

玉米作为重要的C4植物，其干重产量的90％来自于叶片的光合作用，对干物质积累有重要影响，因此提高作物产量的关键是提高叶片的光能利用率，玉米叶色发生变化大多情况下会影响玉米的产量。研究表明，光合色素作为吸收光能的重要色素在光合反应中必不可少，主要包括叶绿素、类胡萝卜素和藻胆素三种类型，其中叶绿素是最重要的色素，导致叶色变化的主要原因是植物体内叶绿素合成、降解或叶绿体发育的相关基因发生突变，影响了叶绿素的生物合成和降解过程，导致叶片中叶绿素的含量发生变化，最终导致了叶色的变化。玉米叶色突变体表型明显，易于观察，已广泛应用于生产实践和科学研究中。除作为性状标记应用于新品种培育外，叶色突变体对于研究植物叶绿体发育、光形态建成等方面具有重要的作用。

基于玉米数据库(MaizeGDB)的结果显示，迄今为止已有大约200余个玉米叶色突变体基因被定位和克隆，大部分主要通过参与叶绿素的生物合成以及影响叶绿体的发育两个途径来调控叶色变异。叶色突变基因往往直接或间接使得植物中的各种色素尤其是叶绿素的生物合成和降解途径受到影响，因此叶色突变又常常被称为叶绿素缺陷突变。利用玉米叶色突变体，部分叶绿素生物合成和参与叶绿体发育相关的基因也相继被克隆，包括ygl-1(Guan et al.2016)、yglm1(Wang et al.2014)、ygl3(Du et al.2018)、v-1(Miao etal.2016)、elm1与elm2(Shi et al.2013；Sawers et al.2004)、vyl-Chr.1与vyl-Chr.9(Zhang et al.2006)、tdy1与dty2(Braun et al.2006；Baker and Braun2008)、Oy1(Sawers et al.2006)和SN62(Zhong et al.2015)等。玉米突变体vp5叶片在幼苗期出现白化表型是由于植物激素ABA缺失而影响叶绿体蛋白表达导致的(Hu et al.2006)。玉米hcf60-ml突变体编码一个叶绿体核糖体蛋白基因，它的突变导致叶绿体核糖体的大小亚基含量显著降低，使植物苗期白化表型(Schulters et al.2000)。玉米叶色突变体ys1出现黄条纹是由于铁离子吸收系统缺陷导致的(Wiren et al.1994)。目前在玉米数据库中已报道的斑马叶基因有9个，分别是zb1、zb2、zb3、zb4、zb6、zb7、zb8、zn1和zn2。其中，zb7基因编码1-羟基-2-甲基-2-(E)-丁烯基-4-焦磷酸还原酶参与2-甲基-D-赤藓糖醇-4-磷酸途径，该基因功能失活会导致玉米叶片出现斑马条纹(Lu et al.2012)；另一个玉米叶片出现斑马条纹的突变体camouflage 1(cf1)，该基因编码胆色素原脱氨基酶参与叶绿素合成途径，该基因的突变会导致叶片颜色变化(Huang et al.2009)。尽管已有众多叶色相关基因被克隆，但植物叶绿体的生物合成和发育是一个极其复杂的过程，受到核基因和自身质体基因组的共同调控，对玉米叶色调控基因的获得及对其调控机理的研究任重而道远。

由于玉米种质资源匮乏和自交系遗传基础狭窄，通过人工诱变方式获得突变体已被视作高效获得功能基因的方式，叶色突变体作为一种遗传学研究的基本材料，是研究基因的生物学功能的理想材料。因此发掘新的玉米叶色突变体，克隆其调控基因对揭示叶绿素生物合成和叶绿体发育的分子机理以及玉米高光效育种实践具有重要的意义。

发明内容