[发明专利]GT1/HB13基因在调控玉米雌穗下位花不退化及抗倒伏中的应用

说明书

本发明公开了GT1和HB13基因在调控玉米雌穗下位花不退化及抗倒伏中的应用，本发明利用CRISPR/Cas9技术对玉米中的GT1和HB13这两个靶点进行基因编辑；结果显示，与野生型和两个单突材料相比，gt1/hb13双突变体植株的表型更为剧烈，分蘖数明显增多，根系更加发达，果穗数增加，主穗的穗柄上长出新的雌穗，表现出多穗性，下部的腋生分生组织也脱抑制发育成雌穗，且在雌穗中下位花不退化，下位花的心皮继续发育，形成花丝，有的下位花还会形成两根花丝，表现为多花丝现象，后期继续发育形成额外的小籽粒，表明敲除GT1和HB13基因后，可使玉米突变体植株表现出强烈的雌穗下位花不退化表型及抗倒伏性。

技术领域

本发明涉及玉米遗传育种技术领域，更具体地，涉及GT1和HB13基因在调控玉米雌穗下位花不退化及抗倒伏中的应用。

背景技术

玉米(拉丁学名：Zea mays L.)是世界范围经济价值最高的农作物，是重要的粮食、饲料和生物能源兼用资源，对保障我国的粮食安全与经济发展尤为重要。而花序是植物的生殖器官，是花及果实的载体，其结构及形态建成直接影响植物的花朵数目、果实数量、大小、繁育系统，进而影响作物的产量。早期的研究认为玉米性别分化涉及多种内源激素、性别分化等相关基因、外部环境因素，以及它们之间的相互作用等的精细调控。然而，玉米雌穗和雄穗的性别分化的决定基因及相关激素如何影响玉米雌雄穗形成的分子机理尚不完全清楚。因此，深入解析玉米性别分化的分子机理，特别是揭示玉米花序建成的调控网络将为玉米的现代分子遗传育种提供新靶点，为禾本科花序结构的进化提供新视角。

HD-ZIP家族蛋白是植物中特有的一大类转录因子，含有60(或61)个保守氨基酸同源异型结构域(Homeodomain，HD)，是同源异型盒(Homeobox)蛋白，60(或61)个保守的氨基酸折叠为三螺旋结构与DNA特异性结合。HD-ZIP家族包含4个亚家族(HD-ZIP I～IV)，其中HD-ZIP I亚家族成员参与光信号转导、器官发育，能整合脱落酸和乙烯等激素信号以响应干旱、低温以及渗透压等非生物胁迫。例如，拟南芥中的AtHB6、AtHB7、AtHB12通过气孔关闭、增加水分吸收和一系列应激相关基因的调控等途径来抵抗干旱和冷害胁迫条件导致的不良反应。水稻HD-ZIP I亚族基因Oshox22也被证明影响脱落酸的合成，并依赖于脱落酸信号传导通路从而调节植物对干旱和盐胁迫的应答反应。

中国专利CN111909936A公开了玉米中的HD-ZIP I亚族基因Grassy tillers1(GT1)突变后，植株雄穗小花中的心皮不退化而长出花丝，但花丝数量不多，表明雌穗小花心皮发育异常，而关于GT1和它的同源基因HB13同时发生突变对于玉米性状的影响，现有技术中还未见报道。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述缺陷和不足，提供GT1/HB13基因在调控玉米花序雌穗下位花不退化及抗倒伏中的应用。

本发明的上述目的是通过以下技术方案给予实现的：