玉米籽粒蛋白含量基因及其应用

本发明公开一种玉米籽粒容重和/或总蛋白含量基因及其应用，属于分子遗传学领域。

背景技术：

1、玉米是重要的食用和饲用作物，因此籽粒中的蛋白含量对玉米的产业价值有着巨大的决定作用，例如使用高蛋白玉米作为动物饲料的原料，可以节省豆粕的添加量，并对动物生长有更好地促进效果。找到影响玉米籽粒蛋白含量的基因并利用这些基因培育高蛋白玉米品种是非常有价值的育种方向。

2、玉米籽粒中的蛋白分为白蛋白、球蛋白、醇溶蛋白、谷蛋白等几类，每种蛋白的代谢途径会有差异，因此各种蛋白以及总蛋白的合成途径收到多种因子的控制，找到影响玉米籽粒蛋白含量的基因相对比较困难。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本发明通过对一个玉米人工合成的定位群体的籽粒代谢组小分子进行检测和定量分析，结合关联分析方法定位到影响天冬氨酰含量变异的zmasn2基因，并且发现使用基因编辑方法敲除zmasn2基因后玉米籽粒容重和总蛋白均有大幅增加，同时降低株高和穗位高，有利于提高品种耐密性。

2、本发明的目的之一在于提供一个影响玉米籽粒蛋白含量的基因。

3、本发明的目的之二在于提供一个提高玉米籽粒容重和/或总蛋白含量的方法。

4、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

5、本发明提供一种改良玉米性状的方法，其特征在于，在待改良玉米材料中降低b73参考基因组中v3版id号为grmzm2g093175的基因编码蛋白的表达和/或活性，选择玉米性状改变的植株；其中，所述性状包括如下任意一种或它们的组合：

6、1)提高籽粒容重；2)提高籽粒总蛋白含量；3)降低株高；4)降低穗位高。

7、上述玉米grmzm2g093175基因在b73参考基因组v4版中的id号为zm00001d044608，v5版中的id号为zm00001eb163240，该玉米基因的核苷酸序列如seq id no.1所示。

8、在一些实施方案中，上述降低蛋白表达和/或活性的方法包括基因编辑、rna干扰、定点插入有抑制作用的元件中任一种。

9、在一些实施方案中，上述基因编辑的靶标序列为

10、cgaccagcccctctacaacg。

11、在一些实施方案中，上述基因编辑采用crispr/cas9方法。

12、本发明还提供一种用于改良玉米性状的试剂盒，其特征在于：包括如下1)～3)任一种和cas9蛋白：

13、(1)能够识别上述靶标序列的rna分子；在一些实施方案中，上述的rna分子的序列如seq id no.3所示；

14、(2)编码(1)所述rna的dna分子；

15、(3)表达(1)所述rna的载体；

16、其中，所述性状包括如下任意一种或它们的组合：

17、1)提高籽粒容重；2)提高籽粒总蛋白含量；3)降低株高；4)降低穗位高。

18、本发明还提供一种突变基因，其特征在于：所述突变基因序列如seq id no.4所示。

19、本发明还提供一种突变蛋白，其特征在于：所述突变蛋白序列如seq id no.5所示。

20、本发明还提供上述的方法，或上述的试剂盒，或上述的突变基因，或上述的突变蛋白在改良玉米性状中的应用；

21、其中，所述性状包括如下任意一种或它们的组合：

22、1)提高籽粒容重；2)提高籽粒总蛋白含量；3)降低株高；4)降低穗位高。

23、与现有的技术相比，本发明的有益效果是，本发明提供的zmasn2基因具有调控玉米籽粒容重、蛋白含量和农艺性状的功能，这是之前的公开资料中未报道的。本发明通过基因编辑技术创制的zmasn2基因的敲除突变体可以增加玉米籽粒容重和总蛋白含量，同时意外地降低株高和穗位高，这有利于同时增加玉米产量和品质，以及提高品种耐密性。

技术特征：

1.一种改良玉米性状的方法，其特征在于，在待改良玉米材料中降低b73参考基因组中v3版id号为grmzm2g093175的基因编码蛋白的表达和/或活性，选择玉米性状改变的植株；

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述grmzm2g093175基因的基因组序列如seq id no.1所示。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述降低蛋白表达和/或活性的方法包括基因编辑、rna干扰、定点插入有抑制作用的元件中任一种。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述基因编辑的靶标序列如seq id no.2所示。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述基因编辑采用crispr/cas9方法。

6.一种用于改良玉米性状的试剂盒，其特征在于：包括如下1)～3)任一种和cas9蛋白：

7.根据权利要求6所述的试剂盒，其特征在于：所述的rna分子的序列如seq id no.3所示。

8.一种突变基因，其特征在于：所述突变基因序列如seq id no.4所示。

9.一种突变蛋白，其特征在于：所述突变蛋白序列如seq id no.5所示。

10.权利要求1-5任一项所述的方法，或权利要求6-7任一项所述的试剂盒，或权利要求8所述的突变基因，或权利要求9所述的突变蛋白在改良玉米性状中的应用；

技术总结本发明公开一种玉米籽粒容重和/或总蛋白含量基因及其应用，属于分子遗传学领域。本发明定位到一个与玉米籽粒容重和总蛋白含量相关的基因，编辑该基因能够提高玉米籽粒容重和总蛋白含量，具有极高的产业价值。技术研发人员：金敏,严建兵,唐川受保护的技术使用者：华中农业大学技术研发日：技术公布日：2024/8/1