一種培育自交系配合力提高玉米的方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及生物技術領域，尤其涉及一種培育自交系配合力提高玉米的方法。
【背景技術】
[0002] 玉米是重要的糧飼兼用作物，也是現(xiàn)代醫(yī)藥和化工等工業(yè)的重要原料，其產(chǎn)量和 種植面積居我國第二位。隨著分子生物學的發(fā)展和玉米基因組測序的完成，利用基因工程 技術改良玉米農(nóng)藝性狀和種質創(chuàng)新成為研宄熱點。經(jīng)過不斷探索，玉米轉基因研宄取得了 長足的進步。人們已經(jīng)利用轉基因技術獲得了一批抗病、抗蟲、抗逆以及品質改良的玉米新 品種，顯著地提高了玉米的品質與產(chǎn)量，逐漸被人們接受并迅速推廣，如轉Bt基因抗蟲玉 米和轉基因抗除草劑玉米也已步入商品化生產(chǎn)領域（James, 2008)。
[0003] 油菜素甾醇類（brassinosteroids，簡稱BRs)是一類廣泛調控植物生長發(fā)育的激 素，20世紀70年代首次從油菜花粉中分離得到。BRs在植物生長發(fā)育的各個過程中都起 到重要的調節(jié)作用，如細胞的伸長與分裂、器官分化、開花、結實和衰老等發(fā)育過程，擬南芥 和水稻的BRs缺失型突變體由于細胞不能夠正常伸長而表現(xiàn)為植株矮小，而過表達植株因 BRs生物合成水平提高則能夠增加植株高度、分枝數(shù)目、種子數(shù)目等（Choe et al.，1998， 2001;Wu et al.，2008)。DWF4基因編碼合成留醇類C-22a羥化酶，該酶作用于BRs生物 合成過程中從 campestanol(CN)到 6-deoxocathasterone(6_DeoxoCT)的 C_22a 羥基化過 程，是BRs生物合成過程中的限速步驟。Choe等人觀察到擬南芥dwf4突變體植株明顯矮 ?。–hoe et al.，1998)。根據(jù)水稻〇sdwarf4突變體葉片夾角減小、整體光吸收量增多的特 點，Sakamoto等人合理密植，在單位面積中獲得了高產(chǎn)（Sakamoto et al.，2005);另一方 面，針對DWF4基因過量表達也開展了很多有意義的研宄工作，獲得了豐富的植株表型。過 表達AtDWF4基因的擬南芥植株營養(yǎng)生長增強，分枝數(shù)目及單株種子數(shù)目均增多（Choe et al.，2001)。Liu等人將玉米的ZmDWF4基因導入擬南芥中，轉基因植株表現(xiàn)出分枝數(shù)目及 種子數(shù)目增多，植株增高等表型（Liu et al.，2007)。在水稻中過表達AtDWF4和ZmDWF4 后均能增強葉片光合作用，促進種子淀粉積累，增加轉基因植株種子數(shù)目和重量（Wu et al. , 2008) 〇
[0004] 關于DWF4基因影響植物株型的研宄已經(jīng)相對比較深入，但目前國內(nèi)外尚沒有將 ZmDWF4基因應用于改良玉米雜交種產(chǎn)量等農(nóng)藝性狀的報道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的一個目的是ZmDWF4蛋白或其編碼基因或含有其編碼基因的重組載體的 應用。
[0006] 本發(fā)明提供的ZmDWF4蛋白或其編碼基因或含有其編碼基因的重組載體在培育自 交系配合力提高植物或調控植物對氮的吸收能力中的應用；
[0007] 所述ZmDWF4蛋白的氨基酸序列為序列表中序列2。
[0008] 上述應用中，所述ZmDWF4蛋白編碼基因的核苷酸序列為序列表中序列1或序列3。
[0009] 上述應用中，所述重組載體為所述ZmDWF4蛋白編碼基因插入表達載體得到的載 體。在本發(fā)明的實施例中，表達載體為PCAMBIA3300,重組載體為將序列表中序列3所示的 ZmDWF4正向插入pCAMBIA3300-Ubi (pUB)表達載體的BamH I酶切識別位點得到的載體，命 名為 pUBI: :ZmDWF4。
[0010] 上述調控植物對氮的吸收能力為提高植物對氮的吸收能力。
[0011] 上述應用中，所述植物為雙子葉植物或單子葉植物；所述單子葉植物具體為玉米。
[0012] 上述應用中，所述自交系為玉米品種Lx9801、3841、3848、T7、原早3-1、V3H1、 S1620、zheng58 或 S415。
[0013] 本發(fā)明另一個目的是提供一種培育轉基因植物的方法。
[0014] 本發(fā)明提供的方法，包括如下步驟：將ZmDWF4蛋白編碼基因導入目的植物中，得 到轉基因植物；
[0015] 所述轉基因植物的自交系配合力高于所述目的植物；
[0016] 或所述轉基因植物對氮的吸收能力高于所述目的植物。
[0017] 上述方法中，所述轉基因植物的自交系配合力高于所述目的植物為所述轉基因植 物與自交系親本雜交得到的名稱為雜交子代A的雜交子代的產(chǎn)量高于所述目的植物與所 述自交系親本雜交得到的名稱為雜交子代B的雜交子代的產(chǎn)量。
[0018] 上述方法中，
[0019] 所述雜交子代A的產(chǎn)量高于所述雜交子代B體現(xiàn)在如下1)-7)中至少一種： [0020] 1)所述雜交子代A的株高高于所述雜交子代B的株高；
[0021] 2)所述雜交子代A的穗長大于所述雜交子代B的穗長；
[0022] 3)所述雜交子代A的行粒數(shù)大于所述雜交子代B的行粒數(shù)；
[0023]4)所述雜交子代A的穗行數(shù)大于所述雜交子代B的穗行數(shù)；
[0024] 5)所述雜交子代A的穗粒數(shù)大于所述雜交子代B的穗粒數(shù)；
[0025]6)所述雜交子代A的千粒重大于所述雜交子代B的千粒重；
[0026] 7)所述雜交子代A的單穗產(chǎn)量大于所述雜交子代B的單穗產(chǎn)量。
[0027] 上述方法中，
[0028] 所述ZmDWF4蛋白編碼基因通過重組載體導入目的植物；
[0029] 所述重組載體為所述ZmDWF4蛋白編碼基因插入表達載體得到的載體。
[0030] 在本發(fā)明的實施例中，表達載體為pCAMBIA3300-Ubi (pUB)，重組載體為將序列表 中序列3所示的ZmDWF4正向插入pCAMBIA3300-Ubi (pUB)表達載體的BamH I酶切識別位 點得到的載體，命名為pUBI: :ZmDWF4。
[0031] 所述目的植物為雙子葉植物或單子葉植物；所述單子葉植物具體為玉米.
[0032] 上述方法中，
[0033] 所述自交系親本為玉米品種Lx9801、3841、3848、T7、原早3-1、V3H1、S1620、 zheng58 或 S415。
[0034] 本發(fā)明的實驗證明，本發(fā)明克隆得到調控油菜素內(nèi)酯生物合成酶關鍵基因 ZmDWF4,將其導入玉米中，獲得了轉基因玉米株系，觀察發(fā)現(xiàn)該植株與不同遺傳群體的自交 系均具有較好的配合力，雜交種產(chǎn)量也顯著提高，將該轉基因陽性植株應用于實際生產(chǎn)，可 用于提高作物產(chǎn)量，具有重要的經(jīng)濟價值和社會效益。
【附圖說明】
[0035] 圖1為植物表達載體pUBI: :ZmDWF4載體結構圖；
[0036]圖2為候選轉基因植株的PCR特異性擴增結果示意圖，
[0037] 圖中Bar基因為篩選標記基因，片段大小為650bp ;Ubi-ZmDWF4基因為目的基因 (包括Ubiqitin啟動子部分區(qū)段和ZmDWF4基因部分區(qū)段），片段大小為912bp。其中，M表 示分子量標記，L表示候選轉基因植株，WT表示野生型對照，PC表示陽性質粒。
[0038] 圖3為根系比較圖
[0039]圖4為轉基因植株氮吸收效率測定結果，
[0040] 其中，CK表示野生型對照，L表示候選轉基因植株；
[0041]圖5轉基因植株與九個來自不同群體自交系雜交一代植株株高的數(shù)據(jù)統(tǒng)計。圖中 CK均為Q319自交系，白色柱子均為各自對照組合，灰色柱子為轉基因雜交組合，L678、L857 和L943為三個轉基因株系。單星號表示差異顯著（T檢驗，P〈0. 05)，雙星號表示差異極顯 著（T 檢驗，P〈0. 01)。
[0042] 圖6轉基因雜交組合與對照組合在田間表現(xiàn)。左側為轉基因雜交組合，右側為對 照組合。
[0043]圖7轉基因植株與九個來自不同群體自交系雜交一代植株果穗比較。圖中CK均為 Q319自交系，白色柱子均為各自對照組合，灰色柱子為轉基因雜交組合，L678、L857和L943 為三個轉基因株系。圖J為果穗分布示意圖。單星號表示差異顯著（T檢驗，P〈0. 05)，雙星 號表不差異極顯著（T檢驗，P〈0. 01)。
[0044] 圖8轉基因植株與九個來自不同群體自交系雜交一代植株果穗長度的數(shù)據(jù)統(tǒng)計。 圖中CK均為Q319自交系，白色柱子均為各自對照組合，灰色柱子為轉基因雜交組合，L678、 L857和L943為三個轉基因株系。單星號表示差異顯著（T檢驗，P〈0. 05)，雙星號表示差異 極顯著（T檢驗，P〈0. 01)。
[0045]圖9轉基因植株與九個來自不同群體自交系雜交一代植株果穗行粒數(shù)的數(shù)據(jù)統(tǒng) 計。圖中CK均為Q319自交系，白色柱子均為各自對照組合，灰色柱子為轉基因雜交組合， L678、L857和L943為三個轉基因株系。單星號表示差異顯著（T檢驗，P〈0. 05)，雙星號表 不差異極顯著（T檢驗，P〈0. 01)。
[0046]圖10轉基因植株與九個來自不同群體自交系雜交一代植株果穗穗行數(shù)的數(shù)據(jù)統(tǒng) 計。圖中CK均為Q319自交系，白色柱子均為各自對照組合，灰色柱子為轉基因雜交組合， L678、L857和L943為三個轉基因株系。單星號表示差異顯著（T檢驗，P〈0. 05)，雙星號表 不差異極顯著（T檢驗，P〈0. 01)。
[0047]圖11轉基因植株與九個來自不同群體自交系雜交一代植株果穗穗粒數(shù)的數(shù)據(jù)統(tǒng) 計。圖中CK均為Q319自交系，白色柱子均為各自對照組合，灰色柱子為轉基因雜交組合， L678、L857和L943為三個轉基因株系。單星號表示差異顯著（T檢驗，P〈0. 05)，雙星號表 不差異極顯著（T檢驗，P〈0. 01)。
[0048]圖12轉基因植株與九個來自不同群體自交系雜交一代植株果穗千粒重的數(shù)據(jù)統(tǒng)