[发明专利]一个玉米抗盐QTL基因及其应用

说明书

本申请公开了一个玉米抗盐QTL基因及其应用。所述玉米抗盐QTL基因序列为SEQ ID No.3所示的序列或其变体。在此抗盐QTL基因内，鉴定了在抗感材料间存在差异的分子标记。该标记与玉米抗盐性连锁，可作为玉米抗盐分子标记，本发明还提供了检测该抗盐分子标记的引物和方法。由于玉米抗盐属数量性状遗传，表型分析耗时费力，本发明所述的QTL基因、分子标记和引物可以应用于玉米的抗盐育种。

技术领域

本发明属于基因工程技术领域，具体涉及本发明涉及一个玉米抗盐QTL基因、及其分子标记与应用。

背景技术

盐碱胁迫是自然界中最常见的非生物胁迫之一,由于它分布广泛，对农业生产造成了极大的负面影响(MunnsTester,2008；Zhu,2016)。目前，我国有近930万公顷的耕地受到盐渍化的侵害，而该现象仍在日益加剧，这已严重制约了我国的农业可持续发展(赵可夫等,2001)。因此，深入研究主要作物适应盐胁迫环境的分子机制，鉴定可用于作物抗盐改良的基因，培育抗盐农作物品种，是保障我国农业可持续发展和国家粮食安全的必要举措。

玉米自然群体有着丰富的遗传多样性，已有研究表明不同玉米自交系的抗盐性存在极大差异，这说明玉米自然群体中存在丰富的遗传变异，可应用于抗盐遗传改良(Zhanget al.,2019；Luo et al.,2019；Xie et al.,2019)。近年来，已有的研究主要集中在利用GWAS和QTL分析的方法，鉴定与抗盐性变异相关的遗传位点，而到目前为止只有为数不多的玉米抗盐QTL被精细定位或克隆，这成为玉米抗盐分子标记开发和抗盐玉米培育的主要瓶颈。因此，挖掘玉米自然群体中的抗盐遗传变异，并解析抗盐机制，开发用于抗盐玉米培育的分子标记已成为抗盐玉米改良的首要关键任务。

玉米抗盐应答过程主要包括去离子毒害和渗透调节两个方面。当生长在盐胁迫条件下，由于植物根系周围积累了过多的盐离子,会造成渗透胁迫，进而减少根系对水分的吸收；维持玉米中的Na⁺稳态，去离子毒害，可减少Na⁺由根往地上部的运输来促进地上部Na⁺排斥，其次通过将Na⁺滞留在茎秆中来减少叶片中的Na⁺积累，另外通过将Na⁺区域化到液泡中来降低细胞质中的Na⁺浓度(Zhao et al.,2010；Zhang et al.,2018,2019)。由于当前参与离子毒害和渗透胁迫调节过程的遗传位点十分有限，因此克隆与其相关的QTL基因对抗盐玉米的改良具有重要意义。

发明内容

为了克服现有技术的不足，丰富此类遗传位点。发明人对玉米自然群体的474份自交系材料的地上部Na⁺含量进行测定，GWAS分析结果显示位于4号染色体224,623,727位置的SNP(单核苷酸多态性)与地上部Na⁺含量具有较好的相关性(p＝4.52)。该SNP(单核苷酸多态性)位于基因Zm00001d053293的3’末端非编码区，本发明的发明人经生物信息学方法分析发现Zm00001d053293编码的蛋白是AtSOS3在玉米中的同源蛋白，可能参与玉米抗盐，故将其作为候选基因并克隆了该玉米抗盐QTL基因，命名为ZmCBL8,该基因编码区长度为645bp(详细序列见SEQ ID No.3)，编码214个氨基端(详细序列见SEQ ID No.4)。为了筛选适合抗盐分子标记的DNA序列变异，发明人对393份玉米自交系材料中的ZmCBL8基因组DNA进行PCR扩增，鉴定到一个抗感材料间存在差异的3096bp(具体序列见SEQ ID No.5)插入片段，将该插入片段命名为ZmCBL8-InDel。具有该插入的材料地上部Na⁺含量显著高于不含该插入的材料，该插入会导致ZmCBL8的表达水平降低，适合用于分子标记。基于此：

一方面，本申请提供了一个玉米抗盐QTL基因，所述QTL基因位于玉米4号染色体上224,621-224,623kb的位置。

进一步地，所述玉米抗盐QTL基因核苷酸序列选自：