(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210070058.8 (22)申请日 2022.01.21 (71)申请人 吉林省农业科 学院 地址 130033 吉林省长 春市净月开发区彩 宇大街13 63号 (72)发明人 刘洋　柳青　刘相国　郭嘉　 尹悦佳　张闯　李毅丹　陈子奇　 (74)专利代理 机构 长春众邦菁华知识产权代理 有限公司 2 2214 代理人 于晓庆 (51)Int.Cl. C12N 15/29(2006.01) C07K 14/415(2006.01) C12N 15/84(2006.01) C12N 15/113(2010.01)A01H 5/02(2018.01) A01H 6/46(2018.01) C12Q 1/6895(2018.01) C12N 15/11(2006.01) (54)发明名称 一种用于缩短玉米吐丝散粉间隔的基因及 其应用 (57)摘要 一种用于缩短玉米吐丝散粉间隔的基因及 其应用， 属于分子遗传学领域， 该基因是通过将 SEQ ID NO.1或SEQ  ID NO.3所示序列进行基因 突变后获得的， 该基因的序列如SEQ  ID NO.2所 示。 通过抑制玉米中该基因所编码的蛋白的表达 和/或活性能缩短玉米吐丝散粉间隔。 玉米中该 基因所编码的蛋白的氨 基酸序列如SEQ  ID NO.4 所示。 通过基因编辑植株的基因型鉴定获得5个 突变体植株， 5个突变型基因序列如SEQ  ID  NO.5‑9所示。 本发明对于提高玉米的生态适应 性、 减少整体的生育期、 降低种植成本和稳产具 有重要意 义。 权利要求书1页 说明书7页 序列表12页 附图3页 CN 114395562 A 2022.04.26 CN 114395562 A 1.一种用于缩短玉米吐丝散粉间隔 的基因， 其特征在于， 该基因是通过将SEQ  ID NO.1 或SEQ ID NO.3所示序列进行基因突变后获得的。 2.根据权利要求1所述的一种用于缩短玉米吐丝散粉 间隔的基因， 其特征在于， 所述基 因突变包括： 取代、 缺失和 增添。 3.根据权利要求1所述的一种用于缩短玉米吐丝散粉 间隔的基因， 其特征在于， 该基因 的序列如SEQ  ID NO.2所示。 4.如权利要求1至3中任意一项所述的一种用于缩短玉米吐丝散粉间隔的基因实现的 一种缩短玉米吐丝散粉间隔的方法， 其特征在于， 该方法是通过抑制玉米中该基因所编码 的蛋白的表达和/或活性实现的。 5.根据权利要求4所述一种缩短玉米吐丝散粉 间隔的方法， 其特征在于， 所述玉米 中该 基因所编码的蛋白的氨基酸序列如SEQ  ID NO.4所示。 6.根据权利要求4所述一种缩短玉米吐丝散粉 间隔的方法， 其特征在于， 所述抑制玉米 中该基因所编码的蛋白的表达和/或活性的方法选自基因编辑、 RNA干扰、 T ‑DNA插入、 物理 诱变、 化学诱变中的一种。 7.根据权利要求6所述一种缩短玉米吐丝散粉 间隔的方法， 其特征在于， 所述基因编辑 采用CRISPR/Cas9方法； 通过CRISP R/Cas9方法构建基因编 辑载体P180310并转化至大肠杆 菌， 通过农杆菌侵染转入农杆菌EHA105， 通过基因编辑植株的基因型鉴定、 GA含量检测和开 花时间监测， 从而完成对玉米吐丝 散粉间隔的缩短。 8.根据权利要求7所述一种缩短玉米吐丝散粉 间隔的方法， 其特征在于， 所述基因编辑 载体P180 310的具体构建过程如下： 通过BsaI酶切， 切去骨架载体pCXB053中的ccdB序列， 将两个靶标序列分别通过T4连接 酶连接到U6和两个sgRNA分子骨架序列 之间， 获得酶切载体产物； 对载体Psg ‑ZMU6进行PCR 扩增后胶回收获得PCR酶切产物； 连接酶切载体产物和PCR酶切产物， 得到基因编辑载体 P180310。 两个靶标序列的信息分别为： C CGCTGGCTGAGAAGCAGCGGGC； CTGTC CTTCGGCTTCCACGACGG； 两个sgRNA分子骨架序列的信息分别为： GTTTTAGAGCTAGAAATAGCAAGTTAAAATAAGGCTAG TCCGTTATCAACTTGAAAAA GTGGCACCGA GTCGGTGC和GTTTTA GAGCTAGAAATAGCAAGTTAAAATAA GGCT AGTCCGTTATCAACTTGAAAAAGTGGCACCGAGTCGGTGC。 9.根据权利要求7所述一种缩短玉米吐丝散粉 间隔的方法， 其特征在于， 通过基因编辑 植株的基因型鉴定， 获得5个不含有基因编辑元件Cas9且目的基因突变的突变体植株， 所对 应的5个突变型基因序列如SEQ  ID NO.5、 SEQ  ID NO.6、 SEQ  ID NO.7、 SEQ  ID NO.8和SEQ   ID NO.9所示。 10.根据权利要求9所述一种缩短玉米吐丝散粉 间隔的方法， 其特征在于， 所述5个突变 型基因序列通过以下引物对进行检测， 所述引物对的信息如下： 上游引物Zm GA20ox3‑F： 5'‑CGCACATCTCATG GTGTCCTAA‑3'； 下游引物Zm GA20ox3‑R： 5'‑ACAGCTCCTTCATCTCCTCGCA‑3'。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114395562 A 2一种用于缩短玉米吐丝散粉间隔的基因及其应用 技术领域 [0001]本发明属于分子遗传学技术领域， 具体涉及一种用于缩短玉米吐丝散粉间隔的基 因及其应用。 背景技术 [0002]开花时间是关键的农艺性状， 对植物产量和品质有着重要影响。 一般来说， 每种植 物都有最佳花期， 在此期间开花， 就能实现稳产高产。 但如果花期提前或者滞后， 就会给产 量带来不良影响。 [0003]玉米是我国重要的粮食作物之一， 不 同于水稻和小麦等作物， 玉米是一种雌雄 同 株异花植物， 在不同位置发育出雄性花序(雄穗)和雌性花序(雄穗)。 当雄穗释放出花粉时， 花期发生。 与此同时， 雌蕊会从雌穗苞片中伸出以便授粉， 这一过程称为 吐丝。 玉米花期主 要包括抽雄期(DTT)、 散粉期(DTP)、 吐丝期(DTS)、 抽雄散粉间隔(TAI)、 抽雄吐丝间隔 (TSI)、 吐丝散粉间隔(ASI)。 玉米雌雄同株异花的特点， 使 得玉米的雌雄穗开花同步性尤为 重要。 生产上常用的玉米品种ASI很短， 亦即雌雄穗开花同步性较强。 若ASI增加， 雌雄花期 不协调， 会导致授粉失败， 严重时颗粒无收， 给农业生产带来重大损失。 此外， ASI为易于观 测的形态指标， 可把其作为产量及空株率的指示性状。 在玉米研究中， 较多关于干旱胁迫和 玉米ASI的研究， 是通过在发育的玉米穗中操纵ZmEXPA 4基因的表达来 缓解因干旱而延长的 雄穗开花与雌穗吐丝的间隔。 [0004]赤霉素(GA)是植物生长发育过程中一类重要的植物激素， 影响植物的种子萌发、 叶和根的生长、 成花诱导、 以及花和果实的发育。 众所周知的 “绿色革命 ”， 其所革新的品种 最大的特征就是矮化， 通过减少茎的生物质量来提高粮食作 物的产量。 此外， 有研究发现通 过外源基因调节体内赤霉素合 成， 能调控拟南芥、 番茄等植物的开花和果 实的发育。 缺乏GA 的拟南芥突变体ga1 ‑3(其编码与GA生物合成有关 的第一个酶的GA1基因不足)在短日照下 无法开花。 GAs还通过DELLA与各种 转录调节因子相互作用来调控拟南芥开花。 但赤霉素调 控玉米的开 花时间， 特别是缩短玉米吐丝 散粉间隔(ASI)的研究至今未 见报道。 [0005]玉米开花变化调控与AS I的变化之间不存在必然相关性， 如金敏亮， 贾伟等文章报 道。 ZmCoL3基因是玉米CCT基因家族的一个重要成员， ZmCCT基因是光周期调控的关键基因。 通过RNAi干扰技术能抑制ZmCoL3基因的表达， 使玉米花期提前(贾伟， 尹悦佳， 柳青， 刘洋， 李楠， 果天宇， 郝东云， 刘相国.玉米科学,2017,25(6):28 ‑33)； 过表达ZmCOL3基因， 能使开 花时间延迟大约4天(Minliang  Jin,Xiangguo  Liu,Wei Jia,Haijun  Liu,Wenqiang   Li1Yong Peng,Yanfang  Du,Yuebin  Wang,Yuejia  Yin,Xuehai  Zhang,Qing  Liu,Min  Deng,Nan  Li,Xiyan  Cui,Dongyun  Hao and Jianbing  Yan.Journal  of Integrative   Plant Biology.2018,60(6):465 ‑480)。 以上两个报道均发现运用生物技术能调控玉米花 期， 但玉米吐丝散粉间隔(ASI)不变。 如何缩短玉米吐丝散粉间隔(ASI)， 对玉米植株分子辅 助育种， 提高玉米作物产量具有重要的现实意 义。说　明　书 1/7 页 3 CN 114395562 A 3