ZmA3A1基因、InDel分子标记在调控玉米叶片长度中的应用

本发明属于作物遗传育种领域，涉及玉米叶片长度的调控，特别是指 zma3a1基因、indel分子标记在调控玉米叶片长度中的应用。

背景技术：

1、玉米是世界上最重要的谷物作物之一，提高单位面积产量一直是育种家在培育玉米新品种最主要的目标之一，也是玉米生产的最重要目标。几十年来，在高密度种植下，单位面积产量也显著提高益。通过对玉米品种的回顾性分析，明确了玉米株型在高密度种植下对单位面积产量起了非常重要的作用。在诸多与株型相关的农艺性状中，如叶片长度，在适应1950年至今玉米种植密度的历史增长方面发挥了主导作用。随着可耕地面积的逐渐减少，种植密度很可能在未来几年继续成为玉米育种的主要目标之一。因此，选育具有优化株型结构的玉米被视为提高玉米产量的最重要目标之一。

2、随着多年实践与探索，人们不断对理想株型进行概括与总结，最终达成了一个共识，穗上叶上冲且较窄短，有利于改善群体的光分布；穗下叶叶夹角较大且稍大（稍宽、稍长），能有效的截获光能。所以育种家们通常根据叶型、根型、茎型和穗型等性状进行选择育种，因为这些性状相对来说更加容易通过肉眼直接去观察，提高育种的效率。在玉米中，叶片的大小、形状等性状通过影响玉米群体的冠层结构，进而影响有机物的合成，因此，成为调控株型的重要组成部分。在种植玉米的大田中如果玉米植株间的间隔较小，那么它们的叶片就会拥挤的重叠起来，这样就会导致穗下叶几乎接收不到阳光，甚至穗上叶的叶片也不能完全截获阳光，因此易诱发避荫综合征，严重的话会导致玉米显著减产。叶片长度的变化影响着叶型的变化，减轻个体间的庇荫效应，可以通过选育合适叶长的株型来解决。

3、叶片长度是一个由多基因控制的复杂数量性状。迄今为止，已经利用不同的遗传群体鉴定了许多与叶长相关的数量性状位点（qtl）。同时，一些与玉米叶长相关的基因和突变体已被鉴定。例如，研究发现zmpla1通过将分裂细胞较长时间维持在增殖的未分化状态，刺激叶延长的持续时间进而增加叶片长度。因此，通过对调控玉米叶片长度基因的挖掘及在培育适宜的叶片长度的优异种质，为选育理想玉米株型的玉米新品种提供可靠优异种质。

技术实现思路

1、为进一步挖掘玉米叶片长度相关的基因，本发明提出一种 zma3a1基因、indel分子标记在调控玉米叶片长度中的应用。

2、本发明的技术方案是这样实现的：

3、 zma3a1基因在调控玉米叶片长度中的应用，所述 zma3a1基因为编码aaa-typeatpase相关的蛋白的基因，为一个调控玉米叶片长度的负向调控因子。

4、上述 zma3a1基因为与seq id no.1中第109-3282bp的编码区存在90%以上相似的核苷酸序列。

5、上述zma3a1基因的编码区序列如seq id no.1中第109-3282bp所示。

6、上述aaa-type atpase相关的蛋白的氨基酸序列如seq id no.2所示。

7、上述的应用，具体指：在玉米植株中过表达 zma3a1基因的功能，获得玉米叶片变短的植株；在玉米植株中沉默 zma3a1基因的功能，获得玉米叶片变长的植株。

8、与玉米叶片长度相关的indel分子标记，上述indel分子标记位于玉米第2号染色体上的 zma3a1基因（zm00001d007139 v5第二版本）的第9个内含子，即起始密码子下游第6614位碱基c/-。

9、用于鉴定上述的indel分子标记的引物对，其序列如seq id no.3和seq id no.4所示。

10、利用上述的引物对鉴别玉米叶片长度的方法，包括以下步骤：

11、（1）以待测样品的基因组dna为模板，以上述的引物对为引物，进行pcr扩增；

12、（2）将步骤（1）的pcr扩增产物进行测序，与如seq id no.5所示的核苷酸序列（豫1122参照序列）进行比对，用于鉴别玉米叶片长度。

13、如果待测样品的pcr扩增产物与如seq id no.5所示的核苷酸序列一致的为短叶片玉米植株；反之，不一致的为长叶片玉米植株。

14、本发明具有以下有益效果：

15、1、本申请的调控因子涉及的基因zm00001d007139（ zma3a1）编码一个由853个氨基酸的aaa-type atpase相关的蛋白，其分子生物学功能目前在玉米中尚未报道。本发明研究了该基因调控玉米叶片长度的分子生物学功能，并为选育适宜的叶片长度的优良高产玉米新品种提供了一个潜在的新基因资源。

16、2、本发明的目的在于提供一种控制玉米叶片长度的基因 zma3a1，采用全基因组关联分析方法准确无误的分离候选基因。该基因具有如 seq id no.1 所示的dna片段。该基因mrna积累量增加，导致玉米叶片变短，因此该基因的克隆有助于理解玉米叶片长度的分子机制。

17、3、本发明将根据图1所示序列的indel设计引物如 seq id no.3和如 seq idno.4，将其应用于玉米叶片长度的鉴定中，能对不同种质材料叶片长度进行预测，对玉米育种具有重要的实际应用意义。

技术特征：

1.zma3a1基因在调控玉米叶片长度中的应用，其特征在于：所述zma3a1基因为编码aaa-type atpase相关的蛋白的基因。

2. 根据权利要求1所述的zma3a1基因在调控玉米叶片长度中的应用，其特征在于：所述zma3a1基因为与seq id no.1中第109-3282bp的编码区存在90%以上相似的核苷酸序列。

3. 根据权利要求1所述的zma3a1基因在调控玉米叶片长度中的应用，其特征在于：所述zma3a1基因的编码区序列如seq id no.1中第109-3282bp所示。

4. 根据权利要求1所述的zma3a1基因在调控玉米叶片长度中的应用，其特征在于：所述aaa-type atpase相关的蛋白的氨基酸序列如seq id no.2所示。

5.根据权利要求1-4任一项所述的应用，其特征在于：在玉米植株中过表达zma3a1基因的功能，获得玉米叶片变短的植株；在玉米植株中沉默zma3a1基因的功能，获得玉米叶片变长的植株。

6.与玉米叶片长度相关的indel分子标记，其特征在于：所述indel分子标记位于玉米第2号染色体上的zma3a1基因的第9个内含子，即起始密码子下游第6614位碱基c/-。

7.用于鉴定权利要求6所述的indel分子标记的引物对。

8. 根据权利要求7所述的引物对，其序列如seq id no.3和seq id no.4所示。

9.利用权利要求8所述的引物对鉴别玉米叶片长度的方法，其特征在于，包括以下步骤：

10. 根据权利要求9所述的鉴别玉米叶片长度的方法，其特征在于：待测样品的pcr扩增产物与如seq id no.5所示的核苷酸序列一致的为短叶片玉米植株；反之，不一致的为长叶片玉米植株。

技术总结本发明属于作物遗传育种领域，涉及玉米叶片长度的调控，特别是指ZmA3A1基因、InDel分子标记在调控玉米叶片长度中的应用。本申请的调控因子涉及的基因Zm00001d007139（ZmA3A1）编码一个由853个氨基酸的AAA‑type ATPase相关的蛋白，其分子生物学功能目前在玉米中尚未报道。本发明研究了该基因调控玉米叶片长度的分子生物学功能，并为选育适宜的叶片长度的优良高产玉米新品种提供了一个潜在的新基因资源。技术研发人员：任真真,陈彦惠,李成伟,姚文,库丽霞,苏慧慧,胡冠军受保护的技术使用者：河南农业大学技术研发日：技术公布日：2024/9/29