ZmWIND1基因在提高玉米遗传转化效率中的应用的制作方法

本发明属于植物基因工程，具体涉及 zmwind1基因在玉米高效遗传转化中的应用。

背景技术：

1、玉米（ zea mays l.）作为全球三大粮食作物之一，在世界粮食生产中扮演着重要角色。随着农业科技的发展，转基因作物已成为未来农业发展的关键方向之一。转基因玉米在提升品质、增加产量、增强抗逆性以及减少农药和化肥的使用方面展现出巨大潜力。目前，尽管玉米的遗传转化技术日益成熟，但仍然存在基因型限制严重、转化效率低等问题，无法满足基因功能研究、新材料创制、基因编辑和合成生物学等领域的需求。基因编辑技术如crispr-cas9和合成生物学的进步，对高效、精准的遗传转化提出了更高要求。这些技术的发展亟需一种高效、稳定且适用广泛基因型的玉米转化体系，以满足现代农业和生物技术研究的需求。因此，建立一套创新性的玉米转化技术体系，对快速推动玉米遗传改良和农业科技进步至关重要。

2、ap2/erf转录因子家族广泛存在于植物中，其成员数量因植物种类不同而异，拟南芥、水稻和玉米中分别有147个、163和214个。每个ap2/erf转录因子都包含一个或两个保守的ap2/erf结构域。根据这些结构域的不同，ap2/erf超级家族可分为ap2、erf、dreb、rav和soloist五个亚家族。ap2亚家族包含两个相似度很高且串联重复的ap2结构域，调节植物生长发育和根干细胞维持。erf和dreb亚家族的蛋白均只含一个ap2结构域，但第14位和第19位氨基酸残基不同。erf亚家族是丙氨酸和天冬氨酸，dreb亚家族是缬氨酸和谷氨酸。dreb亚家族识别干旱和冷诱导响应元件（dre/crt），在植物抗胁迫中发挥重要作用。erf亚家族识别ccc盒（accc），在抵抗病原体侵染、茉莉酸乙烯通路和伤口信号响应中发挥作用。

3、伤口诱导的去分化因子（wound induced dediferentiation, wind）是ap2/erf转录因子家族成员之一，含一个ap2结构域和一个b3结构域的ap2/erf转录因子属于rav亚家族，一般参与乙烯响应、油菜素内酯响应和胁迫响应。在拟南芥中， atwind1、 atwind2和 atwind3参与细胞去分化，当植物受伤或胁迫后， atwind基因可在伤口部位被快速诱导表达，促进细胞去分化和增殖。目前，尚未有玉米中 zmwind基因功能研究的报道。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明的目的是提供 zmwind1基因及其编码蛋白在玉米遗传转化中的应用。本发明分离得到 zmwind1基因，并通过农杆菌介导法进行了遗传转化试验，发现该基因可提高不同基因型玉米自交系的转化效率。该基因提高玉米遗传转化效率的功能发现及应用，对拓宽玉米转化受体的自交系范围，推进玉米功能基因组学研究和加快玉米生物育种具有十分重要的潜在价值。

2、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、本发明的第一方面，克隆获得玉米 zmwind1基因；

4、本发明的第二方面，提供 zmwind1基因在玉米高效遗传转化的应用；

5、所述 zmwind1基因为如下（1）或（2）所示的核酸分子：

6、（1）核苷酸序列是seq id no. 1所示的核酸分子；

7、（2）除（1）以外的编码seq id no. 2所示氨基酸序列的核酸分子。

8、上述应用中，所述 zmwind1基因通过提高抗性愈伤组织诱导率和阳性苗转化率来提高玉米遗传转化效率。

9、本发明的第三方面，提供 zmwind1基因编码的蛋白在提高玉米遗传转化效率中的应用；

10、所述 zmwind1基因编码的蛋白为如下（1）或（2）所示的蛋白质：

11、（1）由序列表中seq id no. 2所示的氨基酸序列组成的蛋白质；

12、（2）在（1）中所限定的蛋白质的n端和/或c端连接蛋白标签后得到的融合蛋白。其中，（1）和（2）所述的蛋白质可人工合成，也可先合成其编码基因，再进行生物表达得到。

13、上述蛋白中，蛋白标签是指利用dna体外重组技术，与目的蛋白融合表达的一种多肽或者蛋白，以便于目的蛋白的表达、检测、示踪和/或纯化。其中，为了使（1）中的蛋白质便于纯化，可在（1）的蛋白质的氨基末端或羧基末端连接上标签。所述标签可以为poly-his（通常为6个hhhhhh），flag （dykddddk）或c-myc（eqkliseedl）等。

14、本发明的第四方面，提供一种提高核酸分子导入目的植物转化效率的方法：将有 zmwind1基因和核酸分子转入目的植物中，实现提高核酸分子导入目的植物转化效率的目的。所述 zmwind1基因为如下（1）或（2）所示的核酸分子：

15、（1）核苷酸序列是seq id no. 1所示的核酸分子；

16、（2）除（1）以外的编码seq id no. 2所示氨基酸序列的核酸分子。

17、上述方法中， zmwind1基因和核酸分子可以通过一个载体，或者通过不同载体转入目的植物中。

18、本发明的有益效果：

19、本发明首次发现了玉米 zmwind1基因能够促进植物（如：玉米）的遗传转化效率，显著提高了玉米自交系祥249和郑58的遗传转化效率，能有效解决玉米转化基因型限制的难题，拓宽玉米转化受体自交系选择的范围，为玉米生物育种提供了重要的基因资源，对加快植物功能基因组学研究和定点改良作物重要农艺性状具有明显的经济价值和社会效益。

技术特征：

1. zmwind1基因在提高玉米遗传转化效率中的应用；所述zmwind1基因为如下（1）或（2）所示的核酸分子，其编码蛋白的氨基酸序列如seq id no. 2所示；

2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述zmwind1基因提高了受体植物的抗性愈伤组织诱导率和再生效率，从而提高了玉米遗传转化效率。

3. zmwind1基因编码的蛋白在提高玉米遗传转化效率中的应用；其特征在于，所述zmwind1基因编码的蛋白为如下（1）或（2）所示的蛋白质：

4.一种提高外源核酸分子导入目的植物转化效率的方法，其特征在于，将zmwind1基因和外源核酸分子转入目的植物中，实现提高核酸分子导入目的植物转化效率的目的；所述zmwind1基因为如下（1）或（2）所示的核酸分子：

技术总结本发明公开了ZmWIND1基因在提高玉米遗传转化效率中的应用，属于植物基因工程技术领域。本发明分离得到ZmWIND1基因，并通过农杆菌介导法进行了玉米自交系祥249和郑58的遗传转化，发现该基因可显著提高其转化效率。该基因的应用能有效解决玉米遗传转化受体基因型的限制，拓宽玉米转化受体自交系的范围，加快玉米高产、优质、抗病虫和抗逆等相关基因的功能研究和应用，促进利用生物技术定向改良玉米核心骨干自交系重要性状，进而缩短培育突破性玉米新品种的进程。技术研发人员：万向元,安学丽,朱美睿,江易林,张晓岩,魏珣,龙艳,曹静,刘欣洁,赵丽娜受保护的技术使用者：北京中智生物农业国际研究院技术研发日：技术公布日：2024/8/1