Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

CN116621961A - 一种调控玉米籽粒中淀粉含量的基因ZmAPC4、表达产物、SNP标记、优异单倍型及应用 - Google Patents

一种调控玉米籽粒中淀粉含量的基因ZmAPC4、表达产物、SNP标记、优异单倍型及应用 Download PDF

Info

Publication number
CN116621961A
CN116621961A CN202310642357.9A CN202310642357A CN116621961A CN 116621961 A CN116621961 A CN 116621961A CN 202310642357 A CN202310642357 A CN 202310642357A CN 116621961 A CN116621961 A CN 116621961A
Authority
CN
China
Prior art keywords
seq
zmapc4
gene
starch content
corn
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202310642357.9A
Other languages
English (en)
Inventor
张雪海
汤继华
段海洋
李建新
熊雪航
付志远
丁冬
陈晓阳
李卫华
王洪秋
孙莉
孙岩
徐书豪
薛政杰
琚小龙
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Henan Agricultural University
Original Assignee
Henan Agricultural University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Henan Agricultural University filed Critical Henan Agricultural University
Priority to CN202310642357.9A priority Critical patent/CN116621961A/zh
Publication of CN116621961A publication Critical patent/CN116621961A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07K—PEPTIDES
    • C07K14/00—Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof
    • C07K14/415—Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from plants
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12Q—MEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/68—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving nucleic acids
    • C12Q1/6876—Nucleic acid products used in the analysis of nucleic acids, e.g. primers or probes
    • C12Q1/6888—Nucleic acid products used in the analysis of nucleic acids, e.g. primers or probes for detection or identification of organisms
    • C12Q1/6895—Nucleic acid products used in the analysis of nucleic acids, e.g. primers or probes for detection or identification of organisms for plants, fungi or algae
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12Q—MEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q2600/00—Oligonucleotides characterized by their use
    • C12Q2600/13—Plant traits
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12Q—MEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q2600/00—Oligonucleotides characterized by their use
    • C12Q2600/156—Polymorphic or mutational markers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12Q—MEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q2600/00—Oligonucleotides characterized by their use
    • C12Q2600/172—Haplotypes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A40/00—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production
    • Y02A40/10—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production in agriculture
    • Y02A40/146—Genetically Modified [GMO] plants, e.g. transgenic plants

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Botany (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Mycology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Gastroenterology & Hepatology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)

Abstract

本发明涉及一种调控玉米籽粒中淀粉含量的基因ZmAPC4、表达产物、SNP标记、优异单倍型及应用，属于基因工程育种技术领域。所述基因ZmAPC4的核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示。所述基因ZmAPC4编码的蛋白质氨基酸序列如SEQ ID NO.2所示。调控玉米籽粒中淀粉含量的基因ZmAPC4单倍型包括4种，其核苷酸序列如SEQ ID NO.3、SEQ ID NO.4、SEQ ID NO.5、SEQ ID NO.6所示。其中SEQ ID NO.6为优异单倍型。本发明玉米籽粒中淀粉含量调控基因ZmAPC4应用于玉米育种实践的方法可推广应用于其它相关基因的育种应用。

Description

一种调控玉米籽粒中淀粉含量的基因ZmAPC4、表达产物、SNP 标记、优异单倍型及应用
技术领域
本发明涉及基因工程育种技术领域，具体涉及一种调控玉米籽粒中淀粉含量的基因ZmAPC4、表达产物、SNP标记、优异单倍型及应用。
背景技术
淀粉作为一种能源，在人类社会活动中发挥了重要作用。含有大量淀粉的谷物可用于制作食品、动物饲料、生物燃料和其他产品。2022年全球粮食总产量已达28亿吨，淀粉的获取变得简便易行。然而，由于人口的快速增长和生态环境的恶化，粮食安全仍然面临巨大压力。目前，提高单位面积产量已达到瓶颈期，进一步增加耕地面积以满足人口增长的需求是不可行的。因此，增加作物干物质积累以产生更多的淀粉是必要的。玉米籽粒中的淀粉含量约为70％左右，提高玉米籽粒中的淀粉含量，在产量保持稳定的前提下增加干物质的积累是现如今玉米育种的主要目标之一。此外，深入开展玉米淀粉含量遗传机理研究可为选育高淀粉含量玉米新品种提供理论基础和优良种质资源。
发明内容
为提高玉米籽粒中的淀粉含量，本发明提供一种调控玉米籽粒中淀粉含量的基因ZmAPC4、表达产物、SNP标记、优异单倍型及应用，本发明玉米籽粒中淀粉含量调控基因ZmAPC4应用于玉米育种实践的方法可推广应用于其它相关基因的育种应用。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种调控玉米籽粒中淀粉含量的基因ZmAPC4，所述基因ZmAPC4的核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示。
一种调控玉米籽粒中淀粉含量的基因ZmAPC4表达产物，所述基因ZmAPC4表达产物即所述基因ZmAPC4编码的蛋白质，其氨基酸序列如SEQ ID NO.2所示。
一种调控玉米籽粒中淀粉含量的基因ZmAPC4 SNP标记，用于扩增包含ZmAPC4分子内特异SNP标记的引物对的上游引物序列如SEQ ID NO.7所示，下游引物序列如SEQ IDNO.8所示。
一种调控玉米籽粒中淀粉含量的基因ZmAPC4单倍型，所述单倍型包括4种，其核苷酸序列如SEQ ID NO.3、SEQ ID NO.4、SEQ ID NO.5、SEQ ID NO.6所示。其中SEQ ID NO.6为优异单倍型。
一种用于区分玉米籽粒中淀粉含量的分子标记，其引物对的上游引物序列如SEQID NO.9所示，下游引物序列如SEQ ID NO.10所示。
一种调控玉米籽粒中淀粉含量的基因ZmAPC4在玉米遗传育种中的应用。
一种调控玉米籽粒中淀粉含量的基因ZmAPC4优异单倍型在玉米遗传育种中的应用。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、本发明的玉米籽粒中淀粉含量调控基因ZmAPC4的优异单倍型适用于鉴定具有高淀粉含量的玉米种质资源，本发明基于ZmAPC4开发的分子标记可用于区分具有不同淀粉含量的玉米自交系，提高玉米育种过程中的选系效率。具有较高的实用价值，为培育高淀粉含量的玉米新品种提供参考依据。
2、本发明筛选得到的ZmAPC4基因的核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示，其编码的蛋白质序列如SEQ ID NO.2所示。基于ZmAPC4分子内SNP标记，筛选了一批具有较高淀粉含量的优良种质资源，此外还开发了dCAPS标记用于区分具有不同淀粉含量的玉米自交系。这些结果表明ZmAPC4基因能够用于玉米遗传育种中，对提高玉米籽粒中淀粉含量有积极意义。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为使用Q模型对玉米籽粒中淀粉含量进行全基因组关联分析产生的Q-Q图和曼哈顿图；
其中，图A表示对玉米籽粒中淀粉含量进行全基因组关联分析产生的Q-Q图；
图B表示对玉米籽粒中淀粉含量进行全基因组关联分析产生的曼哈顿图。
图2为使用全基因组关联分析筛选到的在玉米籽粒中表达基因的GO(GeneOntology)富集分析结果。
图3为玉米籽粒中淀粉含量调控基因ZmAPC4不同单倍型之间的差异分析以及单倍型组合，其中，横坐标的Hap1、Hap2、Hap3、Hap4分别表示不同的单倍型。
图4为携带ZmAPC4分子内特异SNP标记(TT或GG)的玉米自交系籽粒中淀粉含量的差异分析。
图5为基于ZmAPC4开发的dCAPS标记扩增具有NdeI酶切位点的PCR产物并经酶切，琼脂糖凝胶电泳后紫外成像的照片。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。本发明各实施例中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
实施例1
本实施例为玉米籽粒中淀粉含量调控基因ZmAPC4的鉴定过程。
一、实验材料
1、261份具有丰富遗传多样性的玉米自交系由华中农业大学严建兵教授提供。
二、实验方法
1、定位群体选择：使用具有丰富遗传多样性的261份玉米自交系构成的关联群体作为玉米籽粒中淀粉含量调控基因的定位群体。
2、表型数据获取：
(1)261份具有丰富遗传多样性的玉米自交系于2011-2013三年连续在冬季种植于海南省乐东县，每年种植在田间都设置三个生物学重复。
(2)待玉米完全成熟后收获籽粒，2011-2013三年内的所有261份玉米自交系的籽粒用于淀粉含量的测定。
(3)使用近红外光谱仪(型号：MATRIX-1，德国布鲁克公司制造)测定玉米籽粒中的淀粉含量，具体操作如下：每份自交系选取均匀一致的30粒玉米籽粒样品盛于直径50mm的旋转样品杯中，在近红外光谱仪上进行扫描，为消除样品粒度大小、均匀性等因素对光谱的影响，每个自交系每测定1次后摇匀，重复测定3次，取平均光谱值作为最后的测定结果。
(4)结合2011-2013三年中261份自交系籽粒中淀粉含量的表型数据，使用R语言软件中的lem4包计算BLUP值，将261份自交系籽粒中淀粉含量的BLUP值用于后续的全基因组关联分析(Genome-Wide Association Study,GWAS)，使用全基因组关联分析筛选到的在玉米籽粒中表达基因的GO(Gene Ontology)富集分析结果如图2所示。
(5)使用261份玉米自交系籽粒中淀粉含量的BLUP值进行GWAS分析并绘制Q-Q和曼哈顿图(图1)。本发明中使用的关联群体前期已使用IlluminaMaizeSNP50芯片、简化基因组测序、Affymetrix芯片对每个玉米自交系的全基因组进行测序，根据基因分型结果最终获得MAF≥5％的约55万个高质量SNP标记(0.55M SNPs)，并将其映射到B73 RefGen_V2参考基因组上。由于某些标记之间存在高度连锁不平衡，使用适度的阈值P≤2.07×10-5作为判断SNP-表型是否显著关联的依据。
在Tassel3.0软件中采用一般线性模型(GLM)并引入Q模型(控制群体结构)作为分析模型进行GWAS以获得显著SNP。LD分析显示该套标记的连锁不平衡衰减距离为50Kb，因此定义显著SNP上下游各50Kb共100kb范围作为显著位点，并基于B73 RefGen_V2基因组信息筛选出显著位点内的所有基因。根据基因的功能注释、同源基因信息以及富集分析结果获得调控玉米籽粒中淀粉含量的显著位点及位点内可能的候选基因。
所述ZmAPC4基因的核苷酸序列(CDS片段)如SEQ ID NO.1所示，其编码的蛋白质序列如SEQ ID NO.2所示。
SEQ ID NO.1：
ATGGCGGAGGAGCAGATCGAAGAGGCGTCCATGGCCGCGGCGGCGGCCACGCCGTTCCAGCTCCAGTTCGACAAGCCCATCCCGTTCCAGATAAAAATGGCAGAATGGAATCCAGAGAAGGATCTGCTTGCTATGGTTACTGATGACTCCAAGGTTCTCCTCCATCGCTTCAATTGGCAAAGGCTTTGGACAATCTCTCCAGGGAAGTGCATCACATCAATTTGTTGGAGCCCTGATGGTAAAATAATAGCACTTGGCACAGAAGATGGTTTGATTCTTTTGCATGATGTGGAGAATGGGAAGATGCTAAGAACTACAAAATCCCACGATGTTGCCATTGTATCTTTGAATTGGGCAGAAGACGATCCACTGTCAAAGTCTGACAAGGATGAGTTTTTATCCTATGAAGACCGCACCACACGTTTCTTTCCTCCTCCTCCTGTGATGCCTAGGATAGGTGGACTACGTTCTGGAGATACTGGTCTTGCGGATGAGAACGAAGAAGCTATTCCAGAATTTTCTAGTGCTTCCTGTCAGCGTTTTAACATTCTGTGCAGTGGTGGCAAAGATGGTTGTGTTTGCTTCAGCGTTTTTGGAATATTTCCTGTTGGAAAGATAAACATAACTAAAATCCCAATCAATGTTGGATCCTCTAGAAAGAGTTACCAACTCCAGGATGCTTCAGTCAGCAAGGTCTCTTTATCAAGAAACCTCCAGAAATTTGTTATTCTGTGCTTTGGAAAGTTGGTTGATACCGACAACCTCTCTGACAGCTGCGAAAATTCTGGATTACATTGTCTCTACCTAGATACTTCTATCTTCTTCAACCGAAAAAATGAGCTGCATCAGGTGTCCCAACAAGCATCAAGTATTCAAGATATGGTTGAAGTTGTCCGTGCTTCTGTATCTTTAATATCCAAACAATGGTCAAACGCCATGAGTTTATTCCATGAGAAATTTAGTGCCTTGCCCAATCTGATATCTACACATGGAGTGGAATCTAGTTCTGAGGATGAGTTTCTTAGCCTTTTGTTTGGGACACGAACAAGTCCAGCCCTTCACCATTTTTTAGCTAGTTCACTTGGTGAAGCGGGTCTCAAGAGGATAGCCAAGGCTGTTGACAGTGCTGGAAGAGATATTCGTGGCATTATCACTGAGCATCTTCAGCCTGCAGTGGAGATTATTTCATTCAGACTCGCAGAATTAAGAGGCCTTTCAAGATGGCGTTCACGATTTCAAACTATCGGGTTAGATGGAAACCTTATTGATGGTGTAACTGAGAGTATAGGGATGCTAGTTGTTCAAGTGGAGCGCTTTTCAAGGGTGGCAGCCACTGTTGTTTATCTGTTTCAAAATTTCTTTGCCTGGGTTTTAAAGTCTGTTAGAATATTATTAAATGAACCTACCGACCAAGTTCCAGCAGCAAACAGTGAACTTGTGGTGATTTTTCTTAAGTTTCTTCTTGATAAGGATCCAATCAAACAACTACTTGAAGCAGATGAGAGAATTGAGTGTGATATGGATACTGCAAGACATGTAGAACAGCTAGTAGTTTTTGGAGGATTTACAGACACCCAATTTTTGGAAAAGAGTTTGGTAAATCAATTCAATGAATTGGAAGATAGCTTGAAGGAGGCTTTCTTGATGCCATTTACTGCTATCTCTTCGCAGATACAATGTCAAGGATTGCTTCCTTTATATCCTGTTACATCATCAGCTACCTTGTCATCATCCTGCTCGCCAACATCAATATCATTTTATAAGGATGAAGATTCATCGCATGAGGAATCCTCCTATAGCTTGACTGACTATGTATGCTTGAAGATACCTGATGGATCATTAAATAAAGTAAATTGCATCGGTGTGATAAAGGGCTCTGGTAACTGTTGTACTACCCTCAGCATGATGTCACTTTCAGGTTTTCTGTTGCATATACCTGACGGATATGAGTGTGTTGACCTGTCACTTTATAAGGACAACCAGGTAGTTTTACTACTGAGTGAAACGTCTTGTTCTGATAGCCCTGGAAAATCTTGGATGGTGATGCTGCAAATAGAGAACTTTTCCTTTATGCCACTCTCAGGAACATTCCCTGCAAATATTTACAGTTTGCAAAAACTGGTGGCACTCGATCTGCAATTGGACACAGATTATGGGAAAGTTCGTAGCATACCTCACACCGTATCTACTCCATTTGCAGTTAGTGCATCGAGAGGAGTAGCCTGTGTCTTTTCATCCCGGAGGCATGCCTTGGTTTATATCCTTGATGAGGATGAGGAAGCGGAGGGGGATGAAACTTCCGATATGGAGTGA
SEQ ID NO.2：
MetAlaGluGluGlnIleGluGluAlaSerMetAlaAlaAlaAlaAlaThrProPheGln
LeuGlnPheAspLysProIleProPheGlnIleLysMetAlaGluTrpAsnProGluLys
AspLeuLeuAlaMetValThrAspAspSerLysValLeuLeuHisArgPheAsnTrpGln
ArgLeuTrpThrIleSerProGlyLysCysIleThrSerIleCysTrpSerProAspGly
LysIleIleAlaLeuGlyThrGluAspGlyLeuIleLeuLeuHisAspValGluAsnGly
LysMetLeuArgThrThrLysSerHisAspValAlaIleValSerLeuAsnTrpAlaGlu
AspAspProLeuSerLysSerAspLysAspGluPheLeuSerTyrGluAspArgThrThr
ArgPhePheProProProProValMetProArgIleGlyGlyLeuArgSerGlyAspThr
GlyLeuAlaAspGluAsnGluGluAlaIleProGluPheSerSerAlaSerCysGlnArg
PheAsnIleLeuCysSerGlyGlyLysAspGlyCysValCysPheSerValPheGlyIle
PheProValGlyLysIleAsnIleThrLysIleProIleAsnValGlySerSerArgLys
SerTyrGlnLeuGlnAspAlaSerValSerLysValSerLeuSerArgAsnLeuGlnLys
PheValIleLeuCysPheGlyLysLeuValAspThrAspAsnLeuSerAspSerCysGlu
AsnSerGlyLeuHisCysLeuTyrLeuAspThrSerIlePhePheAsnArgLysAsnGlu
LeuHisGlnValSerGlnGlnAlaSerSerIleGlnAspMetValGluValValArgAla
SerValSerLeuIleSerLysGlnTrpSerAsnAlaMetSerLeuPheHisGluLysPhe
SerAlaLeuProAsnLeuIleSerThrHisGlyValGluSerSerSerGluAspGluPhe
LeuSerLeuLeuPheGlyThrArgThrSerProAlaLeuHisHisPheLeuAlaSerSer
LeuGlyGluAlaGlyLeuLysArgIleAlaLysAlaValAspSerAlaGlyArgAspIle
ArgGlyIleIleThrGluHisLeuGlnProAlaValGluIleIleSerPheArgLeuAla
GluLeuArgGlyLeuSerArgTrpArgSerArgPheGlnThrIleGlyLeuAspGlyAsn
LeuIleAspGlyValThrGluSerIleGlyMetLeuValValGlnValGluArgPheSer
ArgValAlaAlaThrValValTyrLeuPheGlnAsnPhePheAlaTrpValLeuLysSer
ValArgIleLeuLeuAsnGluProThrAspGlnValProAlaAlaAsnSerGluLeuVal
ValIlePheLeuLysPheLeuLeuAspLysAspProIleLysGlnLeuLeuGluAlaAsp
GluArgIleGluCysAspMetAspThrAlaArgHisValGluGlnLeuValValPheGly
GlyPheThrAspThrGlnPheLeuGluLysSerLeuValAsnGlnPheAsnGluLeuGlu
AspSerLeuLysGluAlaPheLeuMetProPheThrAlaIleSerSerGlnIleGlnCys
GlnGlyLeuLeuProLeuTyrProValThrSerSerAlaThrLeuSerSerSerCysSer
ProThrSerIleSerPheTyrLysAspGluAspSerSerHisGluGluSerSerTyrSer
LeuThrAspTyrValCysLeuLysIleProAspGlySerLeuAsnLysValAsnCysIle
GlyValIleLysGlySerGlyAsnCysCysThrThrLeuSerMetMetSerLeuSerGly
PheLeuLeuHisIleProAspGlyTyrGluCysValAspLeuSerLeuTyrLysAspAsn
GlnValValLeuLeuLeuSerGluThrSerCysSerAspSerProGlyLysSerTrpMet
ValMetLeuGlnIleGluAsnPheSerPheMetProLeuSerGlyThrPheProAlaAsn
IleTyrSerLeuGlnLysLeuValAlaLeuAspLeuGlnLeuAspThrAspTyrGlyLys
ValArgSerIleProHisThrValSerThrProPheAlaValSerAlaSerArgGlyVal
AlaCysValPheSerSerArgArgHisAlaLeuValTyrIleLeuAspGluAspGluGlu
AlaGluGlyAspGluThrSerAspMetGlu
实施例2
本实施例为玉米籽粒中淀粉含量调控基因ZmAPC4优异单倍型的筛选以及分子标记的开发。
玉米籽粒中淀粉含量调控基因ZmAPC4优异单倍型的筛选
基于0.55M SNPs的基因型信息，以261份玉米自交系籽粒中淀粉含量数据并结合这些自交系在ZmAPC4区间内的基因型数据进行单倍型差异分析(图3)，筛选出在籽粒中淀粉含量较高的玉米自交系(如表1所示)，以及筛选出淀粉含量较高的优异单倍型，具体地，首先剔除未知基因型，然后以261份自交系籽粒中的淀粉含量作为表型数据结合这些自交系在ZmAPC4区间内的基因型来划分单倍型，当含有某个单倍型的自交系数量少于10时即去除该单倍型，因此一共获得了4种单倍型，包括核苷酸序列如SEQ ID NO.3所示的Hap1、核苷酸序列如SEQ ID NO.4所示的Hap2、核苷酸序列如SEQ ID NO.5所示的Hap3和核苷酸序列如SEQ ID NO.6所示的Hap4，其中Hap4为最优单倍型。携带Hap4单倍型的玉米自交系(表1)的淀粉含量较高，可为含有较高淀粉含量的玉米新品种选育提供优良种质资源。这些自交系(含有Hap4单倍型)的单倍型被称为优异单倍型。
所述玉米籽粒中淀粉含量调控基因ZmAPC4优异单倍型的核苷酸序列如SEQ IDNO.6所示。
SEQ ID NO.3
AGTAACATTTCAA
SEQ ID NO.4
AGTAACATCACAG
SEQ ID NO.5
AGTAATGCTTTAG
SEQ ID NO.6
AGTAACATTTCAG
表1淀粉含量较高的优异单倍型玉米自交系名称
序号 自交系名称
1 CIMBL48
2 CIMBL92
3 CIMBL50
4 CIMBL49
5 JH96C
6 GEMS14
7 04K5672
8 JI846
9 B151
10 LV28
11 CML432
实施例3
本实施例为玉米籽粒中淀粉含量调控基因ZmAPC4的应用。
为了验证玉米籽粒中淀粉含量调控基因ZmAPC4在实际生产中的应用价值，根据GWAS分析结果中与ZmAPC4高度关联的显著SNP chr4.S_175584318(P＝1.52E-05)首先进行了单个SNP的单倍型分析，结果如图4，携带两种不同等位基因(TT或GG)的玉米自交系之间的淀粉含量存在显著差异。基于该显著SNP，开发分子标记用于区分玉米自交系籽粒中的淀粉含量。具体实施方式为首先基于261份关联群体挑选了8个携带GG基因型且淀粉含量最高的玉米自交系以及8个携带TT基因型且淀粉含量最低的玉米自交系，对这16个玉米自交系(表2)叶片的DNA使用SEQ ID NO.7和SEQ ID NO.8的引物对扩增了包含显著SNP的504bp的目标片段。然后使用dCAPS Finder 2.0软件(http://helix.wustl.edu/dcaps/)设计包含NdeI酶切识别位点的dCAPS标记如SEQ ID NO.9和SEQ ID NO.10所示。而后使用SEQ IDNO.9和SEQ ID NO.10引物对从上述504bp片段中扩增出包含NdeI酶切识别位点的251bp的目的片段。使用NdeI限制性核酸内切酶切割251bp的目的片段，并使用4％的琼脂糖凝胶电泳识别酶切后的产物，在紫外凝胶成像系统中观察产物的片段大小，根据带型区分具有不同淀粉含量的玉米自交系。
表2 16个用于验证分子标记的玉米自交系名称及淀粉含量
自交系名称 籽粒中淀粉含量(％)
TIE7922 60.60
ZZ03 61.33
FCD0602 61.54
U8112 61.66
CML426 62.48
GEMS30 62.75
GEMS31 62.82
CIMBL127 63.33
SHEN135 69.42
CIMBL92 69.75
JY01 69.78
CIMBL48 70.46
CIMBL49 70.50
GEMS48 70.70
YE478 70.89
LV28 71.33
SEQ ID NO.7(上游引物)：GTGGTAACAGCCTAACAGGTCACC
SEQ ID NO.8(下游引物)：GCATTGTAACCAAGAAAGGTAGGCC
SEQ ID NO.9(上游引物)：GCTATCGCATTTCTAATCGTGCATA
SEQ ID NO.10(下游引物)：GCATTGTAACCAAGAAAGGTAGGCC
如图5所示，经过NdeI酶切后，淀粉含量较低的8个玉米自交系带型与淀粉含量较高的8个玉米自交系带型具有明显差异，说明本专利开发的dCAPS标记可用于识别和区分不同玉米自交系中的淀粉含量，在玉米育种过程中可提高选系效率，即利用本发明的检测体系通过基因型鉴定来确定淀粉含量的高低而无需收获籽粒后再测定其淀粉含量，通过本专利开发的分子标记将大大加快具有高淀粉含量优质玉米新品种的培育进程。
综上所述，本发明筛选得到的ZmAPC4基因的核苷酸序列(CDS片段)如SEQ ID NO.1所示，其编码的蛋白质序列如SEQ ID NO.2所示。通过对ZmAPC4的单倍型分析筛选了一批具有高淀粉含量的优良玉米种质，此外分子标记的开发可加快玉米育种效率，在实际生产过程中具有重要意义。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (7)

1. 一种调控玉米籽粒中淀粉含量的基因ZmAPC4，其特征在于，所述基因ZmAPC4的核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示。
2. 一种调控玉米籽粒中淀粉含量的基因ZmAPC4表达产物，其特征在于，所述基因ZmAPC4表达产物即所述基因ZmAPC4编码的蛋白质，其氨基酸序列如SEQ ID NO.2所示。
3. 一种调控玉米籽粒中淀粉含量的基因ZmAPC4 SNP标记，其特征在于，用于扩增包含ZmAPC4分子内特异SNP标记的引物对的上游引物序列如SEQ ID NO.7所示，下游引物序列如SEQ ID NO.8所示。
4. 一种调控玉米籽粒中淀粉含量的基因ZmAPC4单倍型，其特征在于，所述单倍型包括4种，其核苷酸序列如SEQ ID NO.3、SEQ ID NO.4、SEQ ID NO.5、SEQ ID NO.6所示，其中SEQID NO.6为优异单倍型。
5. 一种用于区分玉米籽粒中淀粉含量的分子标记，其特征在于，所述分子标记的引物对的上游引物序列如SEQ ID NO.9所示，下游引物序列如SEQ ID NO.10所示。
6.一种权利要求1所述调控玉米籽粒中淀粉含量的基因ZmAPC4在玉米遗传育种中的应用。
7.一种权利要求4所述调控玉米籽粒中淀粉含量的基因ZmAPC4优异单倍型在玉米遗传育种中的应用。
CN202310642357.9A 2023-06-01 2023-06-01 一种调控玉米籽粒中淀粉含量的基因ZmAPC4、表达产物、SNP标记、优异单倍型及应用 Pending CN116621961A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310642357.9A CN116621961A (zh) 2023-06-01 2023-06-01 一种调控玉米籽粒中淀粉含量的基因ZmAPC4、表达产物、SNP标记、优异单倍型及应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310642357.9A CN116621961A (zh) 2023-06-01 2023-06-01 一种调控玉米籽粒中淀粉含量的基因ZmAPC4、表达产物、SNP标记、优异单倍型及应用

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN116621961A true CN116621961A (zh) 2023-08-22

Family

ID=87637995

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202310642357.9A Pending CN116621961A (zh) 2023-06-01 2023-06-01 一种调控玉米籽粒中淀粉含量的基因ZmAPC4、表达产物、SNP标记、优异单倍型及应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN116621961A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN118599893A (zh) * 2024-06-18 2024-09-06 云南省农业科学院粮食作物研究所 一种Zm00001d030087基因在调控玉米籽粒蛋白质含量中的应用

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN118599893A (zh) * 2024-06-18 2024-09-06 云南省农业科学院粮食作物研究所 一种Zm00001d030087基因在调控玉米籽粒蛋白质含量中的应用

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110241248B (zh) 与盐胁迫条件下小麦粒重相关的kasp标记及其应用
CN110117673B (zh) 甘蓝型油菜矮杆性状位点的分子标记及其应用
CN113637794B (zh) 一种果桑新品种‘粤椹201’的ssr分子标记及其核心引物组、试剂盒和应用
CN111500756B (zh) 甘蓝型油菜主花序角果密度性状的a05染色体主效qtl位点、snp分子标记及应用
CN116621961A (zh) 一种调控玉米籽粒中淀粉含量的基因ZmAPC4、表达产物、SNP标记、优异单倍型及应用
Sharma et al. Genetic variability in strawberry (Fragaria x ananassa Duch.) cultivars assessed by morphological traits and EST-SSR markers of Rubus ellipticus
CN111926104B (zh) 一种鉴定甘蔗与斑茅杂交后代真实性的ssr分子标记及其方法
CN106086007B (zh) 与番茄紫黑色果实基因atv紧密连锁的分子标记及其应用
CN116555475B (zh) 一种玉米基因ZmPOP10的Indel分子标记及其应用
CN115786559B (zh) 玉米干旱响应基因miR528b启动子的Indel标记及其应用
KR101444178B1 (ko) 초위성체 마커를 이용한 고추 품종 식별 방법
CN111057784A (zh) 一种与核桃黑斑病相关的ssr分子标记引物及其应用
CN109554498B (zh) 一种鉴定单季茭白早晚熟特性的分子标记及其应用、获取方法
CN116574829B (zh) 与水稻中胚轴伸长基因qML3相连锁的分子标记及其应用
CN114990251B (zh) 与油菜甲基硒代半胱氨酸含量性状qtl紧密连锁的分子标记及其应用
CN112593006B (zh) 一种小麦延绿性状主效qtl位点及紧密连锁的kasp引物和应用
KR101298480B1 (ko) 유전자 프로모터 염기서열의 다형성을 이용한 분자마커 개발 방법
CN108424954A (zh) 一个增加水稻产量的邻氨基苯甲酸合酶等位基因片段及其应用
CN116162727A (zh) 与西瓜黄化性状共分离的InDel标记及其应用
CN117887875A (zh) 小麦籽粒品质性状相关基因TaPrp-3A分子标记及应用
CN115820924A (zh) 一种鉴定或者辅助鉴定西瓜果皮硬度的引物对和试剂盒及应用
CN116254363A (zh) 一种可预示和鉴定西瓜果形以及畸形果的分子标记及应用
CN117904344A (zh) 用于构建大径材美洲黑杨dna指纹图谱的snp分子标记组合及其应用
CN116377106A (zh) 一种鉴定或辅助鉴定谷子苗期叶色的方法及其应用
CN118516486A (zh) 鉴定台湾长果桑的ssr分子标记、核心引物组、试剂盒、方法、应用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination