與抗禾谷鐮刀菌莖腐病相關(guān)的蛋白及其編碼基因與應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種與抗禾谷鐮刀菌莖腐病相關(guān)的蛋白及其編碼基因與應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 玉米莖腐病是世界各玉米產(chǎn)區(qū)普遍發(fā)生的重要土傳病害，玉米進(jìn)入乳熟期，整株 葉片突然出現(xiàn)青灰色干枯，根部、莖基部呈現(xiàn)水漬狀腐爛，致早枯，影響灌漿，降低千粒重。 除了導(dǎo)致產(chǎn)量降低外，莖腐病還造成玉米倒伏，影響收獲，同時(shí)對(duì)籽粒品質(zhì)也有一定程度的 影響。玉米莖腐病病原比較復(fù)雜，病原菌的種類及優(yōu)勢(shì)小種問題，國(guó)內(nèi)外報(bào)道不盡一致，我 國(guó)主要的致病菌是禾谷鐮刀菌（FusariumgraminearumSchw.)和腫囊腐霉菌（Pythium inflatumMatth.)(襲士琢，聞漱琴，張瑞英等.玉米抗莖腐病育種研究進(jìn)展.黑龍江農(nóng)業(yè) 科學(xué)，2004 (4):28-30.)。禾谷鐮刀菌的腐生菌絲體及厚壁孢子在作物殘茬上越冬，在玉米 播后至抽雄吐絲期不斷由根系侵入，病菌在植株體內(nèi)蔓延擴(kuò)展，玉米乳熟期達(dá)顯癥高峰，高 溫、高濕利于發(fā)病。目前在我國(guó)，玉米莖腐病已經(jīng)發(fā)展為玉米生產(chǎn)中的第一大病害。江蘇、 河南、山東、四川和廣西均有發(fā)生。近年四川省、河南省新鄉(xiāng)地區(qū)發(fā)病嚴(yán)重。黃淮地區(qū)由于 秋澇嚴(yán)重，造成莖腐病發(fā)病嚴(yán)重，給當(dāng)?shù)卦斐蓢?yán)重?fù)p失。經(jīng)調(diào)查一般年份發(fā)病率10%?20%， 個(gè)別年份和地區(qū)可達(dá)70%以上，減產(chǎn)25%?30%，重者甚至絕收。由于玉米莖腐病性狀極為 復(fù)雜，受環(huán)境影響很大，從而導(dǎo)致抗性測(cè)定的誤差增大，因此，開展對(duì)玉米莖腐病的遺傳基 礎(chǔ)研究相當(dāng)困難。鑒于玉米莖腐病對(duì)經(jīng)濟(jì)和生態(tài)都有很重要的影響，培育抗病品種成為控 制病害流行的有效手段。
[0003] 玉米對(duì)莖腐病的抗性遺傳機(jī)制，有兩種不同的看法。一種認(rèn)為玉米對(duì)莖腐病 的抗性是數(shù)量性狀，由一個(gè)主效基因與多個(gè)微效基因共同控制或由多個(gè)微效基因控制。 Kappelman和Thompson(KappelmanAJ,ThompsonDL.Inheritanceofresistanceto Diplodiastalk-rotincorn.CropSci. 1966 (6):288-290.)研究結(jié)果表明，玉米對(duì)莖腐 病的抗性受少數(shù)基因控制，加性效應(yīng)和顯性效應(yīng)均起作用。Gianfranceschi L,TaraminoG,etal.Mappingquantitativetraitloci(QTLs)forresistanceto Gibberellazeaeinfectioninmaize.MolGenGenet. 1993(241) :11-16)利用高抗莖腐 病自交系B87和高感自交系33-16組配了150個(gè)F2 :3家系，接種禾谷鐮刀菌后對(duì)性狀進(jìn)行 鑒定和分析，定位了5個(gè)抗禾谷鐮刀菌莖腐病的QTL位點(diǎn)，分別位于第1、3、4、5和10號(hào)染 色體上。楊琴、張東峰等(楊琴.玉米抗禾谷鐮刀菌莖腐病主效QTL的精細(xì)定位及克?。篬博 士學(xué)位論文].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)，2010)利用高抗玉米莖腐病自交系1145和高感自交系 黃331組配后代群體，經(jīng)接種禾谷鐮刀菌后進(jìn)行性狀鑒定及分析，定位了2個(gè)QTL位點(diǎn)，分 別位于1和10號(hào)染色體上。也有人認(rèn)為玉米對(duì)莖腐病的抗性可能受一對(duì)完全顯性單基因控 制。一個(gè)抗禾谷鐮刀菌莖腐病的單基因被定為在第6號(hào)染色體分子標(biāo)記mmc0241和bnl3. 03 之間，遺傳距離為5.OcM(YangDE,ZhangCL,ZhangDS,JinDM,WengML,ChenSJ,Nguyen H,WangBGeneticanalysisandmolecularmappingofmaize(ZeamaysL.)stalkrot resistantgeneRfgLTheorApplGenet. 2004(108) :706_711)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種與抗禾谷鐮刀菌莖腐病相關(guān)的蛋白及其編碼基因與應(yīng) 用。
[0005] 本發(fā)明所提供的與抗禾谷鐮刀菌莖腐病相關(guān)的蛋白，名稱為ZmCCT，來源于高抗禾 谷鐮刀菌莖腐病的玉米（ZeamaysL.)自交系品種1145,具體是如下（a)或（b)的蛋白質(zhì)：
[0006] (a)由序列表中序列1所示的氨基酸序列組成的蛋白質(zhì)；
[0007] (b)將序列1的氨基酸序列經(jīng)過一個(gè)或幾個(gè)氨基酸殘基的取代和/或缺失和/或 添加且與植物抗禾谷鐮刀菌莖腐病相關(guān)的由序列1衍生的蛋白質(zhì)。
[0008] 序列表中序列1由238個(gè)氨基酸殘基組成。
[0009] 為了便于ZmCCT蛋白的純化，可在由序列表中序列1的氨基酸殘基序列組成的蛋 白質(zhì)的氨基末端或羧基末端連接上如下表所示的標(biāo)簽。
[0010] 表：標(biāo)簽的序列
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 蛋白質(zhì)，是如下（a)或（b): (a) 由序列表中序列1所示的氨基酸序列組成的蛋白質(zhì)； (b) 將序列1的氨基酸序列經(jīng)過一個(gè)或幾個(gè)氨基酸殘基的取代和/或缺失和/或添加 且與植物抗禾谷鐮刀菌莖腐病相關(guān)的由序列1衍生的蛋白質(zhì)。
2. 編碼權(quán)利要求1所述蛋白質(zhì)的核酸分子。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的核酸分子，其特征在于：所述核酸分子是編碼權(quán)利要求1所 述蛋白質(zhì)的基因；所述基因是如下1)至5)中任一所述的DNA分子： 1) 編碼序列為序列表中序列2所示的DNA分子； 2) 序列表中序列2所示的DNA分子； 3) 序列表中序列3的第5136-7682位所示的DNA分子； 4) 在嚴(yán)格條件下與1)或2)或3)限定的DNA分子雜交且編碼權(quán)利要求1所述蛋白質(zhì) 的DNA分子； 5) 與1) -4)中任一限定的DNA分子具有90%以上同源性且編碼權(quán)利要求1所述蛋白 質(zhì)的DNA分子。 4. DNA片段，其核苷酸序列為序列表中序列3。
5. 含有權(quán)利要求2或3所述核酸分子，或權(quán)利要求4所述DNA片段的重組載體、表達(dá) 盒、轉(zhuǎn)基因細(xì)胞系或重組菌。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的重組載體，其特征在于：所述重組載體為重組表達(dá)載體或重 組克隆載體； 所述重組表達(dá)載體中啟動(dòng)所述基因轉(zhuǎn)錄的啟動(dòng)子的核苷酸序列具體為序列3的第 1-5135 位。
7. 權(quán)利要求1所述的蛋白質(zhì)，或權(quán)利要求2或3所述的核酸分子，或權(quán)利要求4所述 的DNA片段，或權(quán)利要求5或6所述的重組載體、表達(dá)盒或重組菌在如下al)或a2)中的應(yīng) 用： al)調(diào)控植物抗禾谷鐮刀菌莖腐病能力； a2)選育抗禾谷鐮刀菌莖腐病能力提高的植物品種。
8. -種培育抗禾谷鐮刀菌莖腐病能力提高的轉(zhuǎn)基因植物的方法，包括將編碼權(quán)利要求 1所述蛋白質(zhì)的基因?qū)胧荏w植物中得到轉(zhuǎn)基因植物的步驟；所述轉(zhuǎn)基因植物與所述受體 植物相比，抗禾谷鐮刀菌莖腐病能力提高。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于：在所述方法中，所述編碼權(quán)利要求1所述 蛋白質(zhì)的基因是通過含有權(quán)利要求4所述DNA片段的重組載體導(dǎo)入所述受體植物的。
10. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的應(yīng)用，或權(quán)利要求8或9所述的方法，其特征在于：所述植 物為單子葉植物或雙子葉植物； 所述單子葉植物具體為禾本科植物； 所述禾本科植物具體為玉米。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種與抗禾谷鐮刀菌莖腐病相關(guān)的蛋白及其編碼基因與應(yīng)用。本發(fā)明所提供的蛋白是如下（a）或（b）：（a）由序列表中序列1所示的氨基酸序列組成的蛋白質(zhì)；（b）將序列1的氨基酸序列經(jīng)過一個(gè)或幾個(gè)氨基酸殘基的取代和/或缺失和/或添加且與植物抗禾谷鐮刀菌莖腐病相關(guān)的由序列1衍生的蛋白質(zhì)。實(shí)驗(yàn)證明，本發(fā)明所提供的與抗禾谷鐮刀菌莖腐病相關(guān)蛋白的編碼基因ZmCCT能夠顯著提高植株對(duì)禾谷鐮刀菌莖腐病的抗性。
【IPC分類】C12N15-29, C12N1-15, C12N15-63, C12N1-21, A01H5-00, C12N1-19, C12N5-10, C07K14-415
【公開號(hào)】CN104558128
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201310479001
【發(fā)明人】徐明良, 楊琴, 王超, 張東峰, 郭延玲, 葉建榮, 劉永杰, 尹光明, 李懿璞, 張楠, 陳紹江
【申請(qǐng)人】中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)
【公開日】2015年4月29日
【申請(qǐng)日】2013年10月14日
【公告號(hào)】WO2015055045A1, WO2015055045A9