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一种玉米突变基因zmmate30及其在作物遗传育种中的应用制造技术

来源：花匠小妙招时间：2024-12-30 00:43

本发明专利技术公开了一种玉米突变基因zmmate30及其在作物遗传育种中的应用，该zmmate30基因为玉米ZmMATE30基因CDS序列第917位碱基由C突变为T，突变后的植株相对野生型的株高、穗位高降低，所有节间缩短，穗位叶长缩短，叶片变窄；通过组织表达分析，该基因主要在根中表达量较高；此外，在进行铝胁迫处理的情况下，突变后的植株根系相对伸长率显著高于野生型，说明突变体对铝胁迫的抗性显著增加。因此，可利用该突变基因培育抗铝胁迫的矮化植株，从而获得抗逆性更强，且兼具抗倒伏能力等多种优良性状的新品种。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及的是作物遗传育种，尤其涉及的是一种玉米突变基因zmmate30及其在作物遗传育种中的应用，具体为一种玉米突变基因zmmate30及其在调节植物株高和根系铝胁迫中的应用。

技术介绍

1、植物在生长发育过程中会吸收外界有益或有害的物质，但有些物质并不是植物生长发育过程中所必需的，甚至有的物质会对植物本身产生危害作用。为了吸收或转运这些物质，植物体发展出了相应的调节机制，例如转化作用及代谢物外排、水解反应、氧化降解等。其中，代谢物外排转运是非常重要的机制。目前已鉴定出多个转运蛋白家族，包括多药和有毒化合物排出(mate)转运蛋白。mate家族蛋白大多数定位于细胞质膜、液泡膜等各种生物膜上，这与他们的生理功能密切相关。例如，定位于质膜上的sbmate和hvaact1蛋白能排出体内的柠檬酸，调控铝解毒，维持高粱和大麦正常的生长发育。葡萄中的原花色素蛋白vvmate1和vvmate1分别定位于液泡膜和高尔基体上，表明两个蛋白可能通过不同的途径调控原花色素的积累。mate蛋白也会调控金属离子的转运过程，尤其是铁离子和铝离子。

2、铝是植物生长过程中的非必须元素，对大多数的植物有毒害作用。铝对植物的生长抑制分为地上地下两部分，植物受到铝胁迫首先表现为根系生长迅速受到抑制。据研究表明，根尖是铝毒性的主要敏感部位，微量的al3+就可以明显抑制根的生长，严重的可以导致根系停止生长，影响植物生长发育，甚至导致植物死亡。目前，随着基因组学和蛋白质组学研究的发展，越来越多的研究是从分子水平的角度分析植物的耐铝机制，大量的耐铝基因被

3、植株株高在遗传方面的影响主要受多基因的影响和调控，目前，国内外通过诱变育种等方法，创立了很多植物矮杆种质资源，随着分子育种技术的逐渐成熟，目前已发现60多个玉米矮杆基因，主要涉及到不同的激素代谢途径，如br2、d8、d9、d12、ct2、dt等，而这些矮杆基因控制的表型也由很大的差异，能够直接在玉米育种中应用的矮杆基因依然较少，一些矮杆基因突变体表现为对生长发育影响过大、不利连锁性状较多。因此，发掘优良的矮杆基因并应用于玉米矮化育种，对提高玉米种植密度和抗倒伏能力，提高单产水平具有重大意义。目前，对于mate家族成员在植物株高方面的调控研究较少。

技术实现思路

1、本专利技术通过对ems突变体库(http://elabcaas.cn/memd/index.php)中的突变体进行表型鉴定，筛选到一个矮化突变体d281。利用mutmap定位技术，发现该突变体中zmmate30基因发生了突变，并将该突变体命名为zmmate30。对该突变基因的进一步研究发现，该基因具有调控植物矮化性状的功能并能够提高根系铝胁迫的作用，基于此，提供了一种玉米突变基因zmmate30及其在调节植物株高和根系铝胁迫等方面的应用。

2、本专利技术是通过以下技术方案实现的：

3、本专利技术提供了一种玉米突变基因zmmate30，该突变基因zmmate30为玉米野生型基因zmmate30的cds序列第917位碱基由c突变为t，所述野生型基因zmmate30的cds序列如seqid no.1所示，所述突变基因zmmate30的cds序列如seq id no.2所示。

4、本专利技术还提供了一种上述突变基因zmmate30在作物遗传育种中的应用，所述应用包括降低植物株高和提高植物根系铝胁迫能力。

5、进一步改进在于，所述植物为玉米。

6、进一步改进在于，利用上述突变基因zmmate30进行作物遗传育种的方法包括：将待改良植物品种与含有突变基因zmmate30的品种进行杂交和回交选育，筛选含有待改良植物品种的优良性状且含有突变基因zmmate30的后代，获得改良品种。

7、进一步改进在于，利用上述突变基因zmmate30进行作物遗传育种的方法包括：利用基因编辑技术，将待改良植物基因组中野生型基因zmmate30的cds序列的第917位碱基由c突变为t，获得改良品种。

8、本专利技术相比现有技术具有以下优点：本专利技术通过对ems突变体库中的zmmate30突变体进行研究，发现突变体株型相对野生型的株高、穗位高降低，所有节间缩短，穗位叶长缩短，叶片变窄；通过组织表达分析，zmmate30基因主要在根中表达量较高；此外，在进行铝胁迫处理的情况下，zmmate30突变体的根系相对伸长率显著高于野生型，说明突变体对铝胁迫的抗性显著增加。因此，可利用zmmate30突变体基因培育抗铝胁迫的矮化植株，从而获得抗逆性更强，且兼具抗倒伏能力等多种优良性状的新品种。

本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种玉米突变基因zmmate30，其特征在于，所述突变基因zmmate30为玉米野生型基因ZmMATE30的CDS序列第917位碱基由C突变为T。

2.根据权利要求1所述的一种玉米突变基因zmmate30，其特征在于，所述野生型基因ZmMATE30的CDS序列如SEQ ID NO.1所示，所述突变基因zmmate30的CDS序列如SEQ ID NO.2所示。

3.一种如权利要求1-2任一所述的突变基因zmmate30在作物遗传育种中的应用，其特征在于，所述应用包括降低植物株高和提高植物根系铝胁迫能力。

4.根据权利要求1所述的一种玉米突变基因zmmate30在作物遗传育种中的应用，其特征在于，所述植物为玉米。

5.根据权利要求4所述的一种玉米突变基因zmmate30在作物遗传育种中的应用，其特征在于，利用所述突变基因zmmate30进行作物遗传育种的方法包括：将待改良植物品种与含有突变基因zmmate30的品种进行杂交和回交选育，筛选含有待改良植物品种的优良性状且含有突变基因zmmate30的后代，获得改良品种。

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【技术特征摘要】

1.一种玉米突变基因zmmate30，其特征在于，所述突变基因zmmate30为玉米野生型基因zmmate30的cds序列第917位碱基由c突变为t。

2.根据权利要求1所述的一种玉米突变基因zmmate30，其特征在于，所述野生型基因zmmate30的cds序列如seq id no.1所示，所述突变基因zmmate30的cds序列如seq id no.2所示。

3.一种如权利要求1-2任一所述的突变基因zmmate30在作物遗传育种中的应用，其特征在于，所述应用包括降低植物株高和提高植物根系铝胁迫能力。

4.根据权利要求1所述的一种玉米突变基因zmmate30在作物遗传育种中的应用，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：马庆，吴红影，晁韵涵，赵阳，高雅洁，路小铎，
申请(专利权)人：安徽农业大学，
类型：发明
国别省市：