CN115160424A

CN115160424A - Zm00001d022481基因在玉米株高发育中的应用

Info

Publication number: CN115160424A
Application number: CN202210505283.XA
Authority: CN
Inventors: 李林; 王席; 李娟�; 路小铎; 梁诚用
Original assignee: Huazhong Agricultural University
Current assignee: Huazhong Agricultural University
Priority date: 2022-05-10
Filing date: 2022-05-10
Publication date: 2022-10-11
Anticipated expiration: 2042-05-10
Also published as: CN115160424B

Abstract

本申请公开了Zm00001d022481基因在玉米株高发育中的应用。本申请公开了蛋白Zm00001d022481或其编码DNA分子或含有编码DNA分子的重组载体、表达盒、转基因细胞系或重组菌在调控植物株高和/或调控植物节间距中的应用。本申请公开了该基因的EMS突变体与正常玉米相比表现出明显的株高降低，说明该基因与玉米株高发育调控密切相关，这有助于明确Zm00001d022481在植物株高中的作用机制，对此基因的研究可以进一步丰富作物株型形成的生物学意义，获得株型改变或品种改良的植物。

Description

Zm00001d022481基因在玉米株高发育中的应用

技术领域

本申请涉及玉米株高发育调控技术领域，尤其涉及Zm00001d022481基因在玉米株高发育中的应用。

背景技术

目前，随着玉米种植密度的提高，控制玉米株高性状的研究越来越受到育种家的关注，玉米的植株过高会造成种植密度下降，不抗倒伏，收获质量降低，过矮则会影响整个群体生物量和生长结构。此外，玉米株高还影响光在群体冠层中的合理分布、截光能力和群体合理光能利用等。因此，研究玉米株高关键基因以及调控机理就变得非常重要。然而，调控玉米株高发育的关键基因以及调控机制并不清楚。通过对控制玉米株高的基因进行挖掘鉴定和利用，可以指导育种家选育株高适中的新品种，为玉米增产提供重要的理论依据。

发明内容

有鉴于此，本申请发明人在长期实践和经验中创造性地利用玉米QTL区间进行初步定位，利用成组材料的差异表达和结构变异基因信息对目标QTL区间内候选基因的预测结果进行修饰，以得到最终的目标基因的候选清单，通过对候选清单的前几个基因进行表型验证，以得到目标基因Zm00001d022481；并对该基因的突变体以及表达相关情况进行研究，再次证实了该基因为控制玉米株高的关键基因之一。

第一方面，本申请实施例公开了如下1)-3)中任一种物质在调控玉米株高中的应用：

1)蛋白Zm00001d022481；

2)编码蛋白Zm00001d022481的DNA分子；

3)含有编码蛋白Zm00001d022481的DNA分子的重组载体、表达盒、转基因细胞系或重组菌；

所述蛋白Zm00001d022481为如下(1)或(2)：

(1)由如SEQ ID NO.3所示的氨基酸序列组成的蛋白质；

(2)将如SEQ ID NO.3所示的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且具有相同功能的由(1)衍生的蛋白质。

在本申请实施例中，所述DNA分子是如下(I)-(III)中任一种的DNA分子，

(I)编码区为如NCBI Gene ID:103633544所示的DNA分子；

(II)在严格条件下与(I)限定的DNA序列杂交且编码具有相同功能蛋白质的DNA分子；

(III)与(I)限定的DNA序列至少具有70％、至少具有75％、至少具有80％、至少具有85％、至少具有90％、至少具有95％、至少具有96％、至少具有97％、至少具有98％或至少具有99％同源性且编码具有相同功能蛋白质的DNA分子。

第二方面，本申请实施例公开了抑制Zm00001d022481蛋白活性的物质或抑制Zm00001d022481蛋白编码基因表达的物质在如下a)-c)中任一中的应用；

a)降低玉米株高；

b)培育低株高植物；

c)培育低杆植物；

所述蛋白Zm00001d022481为如下(1)或(2)：

(1)由如SEQ ID NO.3所示的氨基酸序列组成的蛋白质；

第三方面，本申请实施例公开了抑制Zm00001d022481蛋白活性或抑制Zm00001d022481蛋白编码基因表达在如下a)-e)中任一中的应用；

a)降低玉米株高；

b)培育低株高植物；

c)培育低杆植物；

所述蛋白Zm00001d022481为如下(1)或(2)：

(1)由如SEQ ID NO.3所示的氨基酸序列组成的蛋白质；

在本申请实施例中，所述抑制Zm00001d022481蛋白活性的物质或抑制Zm00001d022481蛋白编码基因表达的物质为如下①或②：

①sgRNA，所述sgRNA为由序列SEQ ID NO.6编码的RNA；

②表达①所述sgRNA的载体或重组菌或重组病毒。

第四方面，本申请实施例公开了一种培育株高降低转基因玉米的方法，包括如下步骤：降低出发植物中编码蛋白Zm00001d022481的DNA分子的表达量和/或活性，得到转基因植物，所述转基因植物的株高低于所述出发植物。

第五方面，本申请实施例公开了一种培育株高降低转基因植物的方法，包括如下步骤：降低出发植物中蛋白Zm00001d022481的含量和/或活性，得到转基因植物，所述转基因植物的株高低于所述出发植物。

所述蛋白Zm00001d022481为如下(1)或(2)：

(1)由序列表中如SEQ ID NO.3所示的氨基酸序列组成的蛋白质；

(2)将序列表中如SEQ ID NO.3所示的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且具有相同功能的由(1)衍生的蛋白质。

在本申请实施例中，所述的培育株高降低转基因植物的方法包括：通过基因编辑、杂交、回交、自交或无性繁殖的方法降低所述植物中所述Zm00001d022481蛋白的表达量，以降低所述植物的株高。

与现有技术相比，本申请至少具有以下有益效果之一：

本申请发明人利用遗传图谱初步定位目标QTL区间，筛选目标区间内的成组材料，利用成组材料的差异表达和结构变异基因信息对目标QTL区间内内候选基因的预测结果进行修饰，以得到最终的目标基因的候选清单，通过对候选清单的前几个基因进行表型验证，以的得到目标基因Zm00001d022481。

本申请发明人发现影响玉米株高的基因Zm00001d022481EMS突变体与正常玉米相比表现出明显的株高降低，说明该基因与玉米株高发育调控密切相关，这有助于明确Zm00001d022481在植物株高中的作用机制，对此基因的研究可以进一步丰富作物株型形成的生物学意义，获得株型改变或品种改良的植物。

附图说明

图1为本申请实施例提供的目标QTL区间内目标基因的挖掘方法流程示意图。

图2为本申请实施例提供的DAN340和K22自交系构建的191个RIL系材料的2000个标记基因的基因型结果截图。

图3为本申请实施例提供的玉米qPH7-1位点成组材料的筛选结果图。

图4为本申请实施例提供的玉米qPH7-1区间内所有基因的表达量的火山图。

图5为本申请实施例提供的第一候选清单。

图6为本申请实施例提供的第二候选清单。

图7为本申请实施例提供的DAN340和K22的Zm00001d022481基因电泳结果图，左泳道为DAN340，右泳道为K22，marker为DL 2000。

图8为本申请实施例提供的图7对应的测序峰图结果。

图9为本申请实施例提供的Zm00001d022481基因的变异位点鉴定以及EMS突变体的表型验证结果；A为Zm00001d022481基因在亲本DAN340和K22中的变异位点；B为EMS突变体的表型照片；C为EMS突变体在2个地点的显著性检验，20DHN表示20年冬海南，21CSD表示21年春山东。

图10为MaizeGDB网站收录的Zm00001d022481基因的表达谱。

图11为EMS突变体的突变信息。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。本申请中未详细单独说明的试剂均为常规试剂，均可从商业途径获得；未详细特别说明的方法均为常规实验方法，可从现有技术中获知。

Zm00001d022481基因的发现

本申请通过对玉米目标QTL区间内目标基因进行挖掘，发现了与调控玉米株高的基因Zm00001d022481，如图1所示，该挖掘方法包括以下步骤：

S100、定位目标QTL区间；

S200、根据目标QTL区间内的基因型相反、非目标QTL区间的基因型相同筛得成组材料；

S300、筛选得到所述成组材料的差异表达信息和结构变异信息；

S400、基于第一算法计算得到所述目标QTL区间内的所有基因的所述第一预测值，并将所述差异表达信息和结构变异信息作为权重对所述第一预测值修饰，得到第一修饰预测值，根据所述第一修饰预测值进行排序获得所述目标QTL区间内的第一候选清单；

S500、基于最短距离算法计算得到所述目标QTL区间内的所有基因的所述第二预测值，并将所述差异表达信息和结构变异信息作为权重对所述第二预测值修饰，得到修饰第二预测值，根据所述修饰第二预测值进行排序获得所述目标QTL区间内的第二候选清单；

S600、基于所述第一候选清单和/或所述第二候选清单，对其中的候选基因进行表型验证以获得目标基因。

1、S100

本步骤中，QTL定位就是采用类似单基因定位的方法将QTL定位在遗传图谱上，确定QTL与遗传标记间的距离(以重组率表示)，本步骤可采用本领域技术人员熟知的任意方法进行，例如QTL复合区间作图(CIM)、多区间作图(MIM)、多QTL作图或多性状作图(MTM)。本步骤中，QTL定位过程可以根据定位群体的基因信息和表型信息，采用相关现有软件实现，例如QTL IciMapping软件、WinQTLCart软件，R/qtl软件，MapQTL软件。

本申请实施例公开的遗传作图的定位群体选自F₂群体，RIL群体，BC群体，DH群体或NIL群体。具体的，利用表型存在显著差异的两个亲本(P1和P2)杂交得到子一代F₁，自交得到F₂群体。F₂群体的单株通过多代自交得到RIL群体。

一些QTL定位数据的获得实施例中，利用构建的定位群体的表型数据以及基因型数据进行QTL的初步定位。示例性地，上述步骤构建的玉米RIL群体包括199个玉米材料，对应具有199份株高数据和199份基因型数据，对这些株高数据和基因型数据分别进行染色体分组，即可构建基因各染色体的各基因定位图谱。参见“The Genetic Basis of PlantArchitecture in 10Maize Recombinant Inbred Line Populations”公开的RIL群体为遗传作图群体，对RIL群体进行了重测序鉴定到了一系列的变异位点，并进行了株高表型的多年多点的表型调查，利用连锁分析定位到玉米株高QTL位点qPH7-1。该位点的具体信息如表1所示。

表1qPH7-1位点基本信息

Trait	qPH7-1
		Popname	DAN340/K22
Chr	7#
		Peak bin(cm)a	137.2
Peak bin(bp)b	172160235～172160235
		QTL interval(cM)c	135.9～141.9
QTL interval(bp)d-V2	171764301～172926640
		QTL interval(bp)d-V4	177956176～179027394
LOD	3.1
		Additive effect	2.87
R2	0.046

2、S200

本步骤中，“成组材料”定义在目标QTL区间内的标记基因型完全相反，而在目标QTL区间外的标记基因型尽可能相同。如图2所示，用于玉米株高QTL位点qPH7-1定位的材料为DAN340和K22自交系构建的191个RIL系材料，共2000个标记基因(涵盖玉米1～10#染色体，标记来源于MaizeSNP50 BeadChip，参见“Genome-wide recombination dynamics areassociated with phenotypic variation in maize”)。“0”代表参考基因型Ref，“1”代表杂合基因型，“2”代表可变基因型，“3”代表缺失基因型；其中，术语“相反”指“0”基因型与“2”基因型对应的一对材料；术语“相同”指“0”基因型与“0”基因型”相同、“1”基因型与“1”基因型”相同、“2”基因型与“2”基因型”相同或“3”基因型与“3”基因型”相同对应的一对材料。通过对该191个RIL系材料进行具有目标QTL区间内(qPH7-1)内标记基因“相反”基因型以及其他区域内标记基因型“相同”的一对成组材料。

一个具体的实施例中，采用Select.py脚本进行成组材料的筛选。脚本运行命令：python3 Select.py input1.txt input2.txt out.txt；输入文件input1.txt包含2列(marker和qtl_name)，输入文件input2.txt为群体内所有单株在所有标记上的基因型信息，输出文件out.txt包含4列(qtl_name材料1材料2分值)，根据输出QTL位点的材料组合分值进行从高到低排序，挑选前3组材料中的其中一组进行后续播种取样；其中，分值代表计在QTL区域内所有标记基因型完全相反的前提下，统计其他背景区域基因型一致的标记数目。结果如图3所示，其中红色条形框指示的位置为qPH7-1位点所在位置，5个灰色条形框为该群体定位到的其他5个株高QTL位点，对应的成组材料为12RIL0437和12RIL0446。

3、S300

本步骤包括筛选成组材料的差异表达基因和结构变异基因。具体包括获得成组材料的RNA序列，并定位目标QTL区间内的差异表达基因和结构变异基因。

一个具体的实施例中，对成组材料播种，进行特定发育时期特定组织的取样和RNA-Seq测序。以株高性状为例，取样的材料可以是播种后14天的茎尖组织，以雄穗分枝数性状为例，取样的材料可以是分化后2-3mm的雄穗组织。每个材料可以设置2～3个生物学重复，每个重复取6-10个单株的对应组织。

一个具体的实施例中，对获取的成组材料的RNA序列仅需确定不同的read计数即可，可采用Bowtie、Bwa、Salmon和Hisat2等比对工具进行比对，筛选12RIL0437和12RIL0446两份材料得到的两份RNA数据WX31-1和WX32-1的差异表达基因。

例如，本步骤利用Hisat2对12RIL0437和12RIL0446两份材料得到的两份RNA数据WX31-1和WX32-1进行比对，比对以玉米基因组B73-V4作为参考基因组，比对结果如表2所示。表2可知，基于玉米参考基因组B73-V4版本，利用Hisat2软件进行比对，比对率分别为73.98％和73.76％。

表2WX31-1和WX32-1的Hisat2比对结果

Sample	WX31-1	WX32-1
			Raw Reads Number	37372292	39995330
Raw Bases Number	5605843800	5999299500
			Clean Bases Number	34779302	35959908
Clean Reads Rate(％)	93.06	89.91
			Clean Reads Number	5216895300	5393986200
Raw Q30Bases Rate(％)	93.99	94.63
			Clean Q30Bases Rate(％)	94.51	94.63
mapped_bam(Gb)	1.45	1.49
			unmapped_bam(Gb)	0.51	0.53
mapping rate(％)	73.98	73.76

具体的实施例中，本步骤利用Cuffdiff软件进行差异表达基因的鉴定，qPH7-1区间内所有基因的表达量数据绘制的火山图如图4所示，其中标记红色的点为差异表达的基因以作为差异表达基因，结果统计于表3中。

表3qPH7-1区间的差异表达基因

一个具体的实施例中，筛选获得结构变异基因集合的步骤包括SNP Calling、基因注释过程和基因筛选过程。其中，基因筛选过程包括采用筛选条件对经过基因注释过程得到注释信息进行筛选，若注释信息包括保守的原位删除，即删除1～5个氨基酸；保守的原位插入，即插入1～5氨基酸；破坏性原位删除，即删除1～5个氨基酸，同时改变1～2个氨基酸；破坏性原位插入，即为插入1～5个氨基酸，同时改变1～2个氨基酸；移码突变；可变剪切受体变异；可变剪切供体变异；起始密码子缺失；提前终止和终止密码子缺失中的至少一种，则判断对应的基因汇集作为结构变异基因的集合。

4、S400

在一些实施例中，S400步骤具体包括：

S401、基于第一算法计算得到所述目标QTL区间内的所有基因进行所述第一预测值。本步骤的具体实施例中，第一算法选自经过训练的Adaboost，Bagging，Kneighbors，Logistic Regression和XGBoost模型算法，优选地为XGBoost模型算法，以目标QTL区间内的所有基因的ChIA-PET数据，co-expression数据，co-translation数据以及PPI(蛋白质-蛋白质互作)数据作为特征数据，利用第一算法对目标QTL区间内的所有基因分别进行打分，以得到第一预测值。

S402、将所述目标QTL区间内的所述差异表达信息和结构变异信息作为权重对所述第一预测值修饰，得到第一修饰预测值。在本步骤的具体实施例中，“对所述第一预测值修饰”的步骤具体包括：若目标QTL区间内的某一基因为差异表达基因和/或结构变异基因，则第一修饰预测值＝(第一预测值+1)/2；若目标QTL区间内的某一基因既不是差异表达基因也不是结构变异基因，则第一修饰预测值＝第一预测值/2。

S403、根据所述第一修饰预测值获得所述目标QTL区间内的第一候选清单。在本步骤的具体实施例中，第一候选清单是将目标QTL区间内的标记基因第一修饰预测值按照从大至小排列得到的。若第一修饰预测值越大且越接近1，则该第一修饰预测值对应的基因越有可能是目标QTL区间内的候选基因；若第一修饰预测值越小且越接近0，则该第一修饰预测值对应的基因越不可能是目标QTL区间内的候选基因。

如图5所示，一个具体的S400实施步骤中，将玉米株高QTL位点qPH7-1定位在Chr7的177.95-179.03Mb区间范围内，利用XGBoost模型对qPH7-1位点进行了候选基因的预测，以得到第一候选清单。

5、S500

在一些实施例中，S500步骤具体包括：

S501、基于第二算法计算得到所述目标QTL区间内的所有基因进行第二预测值。本步骤的具体实施例中，选取所有阳性基因作为基准，分别获取目标QTL区间内的每一基因与全部的阳性基因的最短距离和，即为第二预测值；

S502、将所述目标QTL区间内的所述差异表达信息和结构变异信息作为权重对所述第二预测值修饰，得到第二修饰预测值。在本步骤的具体实施例中，“对所述第二预测值修饰”的步骤具体包括：若目标QTL区间内的某一基因为差异表达基因和/或结构变异基因，则第二修饰预测值＝第二预测值；若目标QTL区间内的某一基因既不是差异表达基因也不是结构变异基因，则第二修饰预测值＝第二预测值/2。

S503、根据所述第二修饰预测值获得所述目标QTL区间内的第二候选清单。在本步骤的具体实施例中，第二候选清单是将目标QTL区间内的标记基因第二修饰预测值按照从大至小排列得到的。若第二修饰预测值越大且越接近1，则该第二修饰预测值对应的基因越有可能是目标QTL区间内的候选基因；若第二修饰预测值越小且越接近0，则该第一修饰预测值对应的基因越不可能是目标QTL区间内的候选基因。

一个具体的S500实施步骤中，在qPH7-1区间内共覆盖了41个基因，其中11个基因为DEG或者具有10种类型结构变异，得到的第二候选清单如图6所示。

6、S600

在一些可选的实施例中，S600包括分别对所述第一候选清单中的候选基因和/或所述第二候选清单中的候选基因进行表型验证，以获得目标基因。例如，直接根据第一候选清单中的第一修饰预测值较大的候选基因进行表型验证，或者直接根据第一候选清单中的第一修饰预测值较大的候选基因进行表型验证，或者将同时根据第一候选清单中的第一修饰预测值较大的候选基因进行表型验证和根据第一候选清单中的第一修饰预测值较大的候选基因进行表型验证，以确定目标基因。

本步骤的表型验证实施例中，具体包括：利用EMS突变体以及CRISPR突变体等材料进行第一候选基因和/或第二候选基因进行表型验证，以确定目标基因。具体的实施例中，本申请公开玉米qPH7-1区间的株高相关基因最终通过表型验证为Zm00001d022481。

Zm00001d022481的株高表型验证

1、候选基因在亲本中的变异位点鉴定

具体的表型验证实施过程中，对Zm00001d022481基因在2个亲本(DAN340和K22)中的DNA序列进行了扩增和测序验证，鉴定到一个TGA(K22)>TGG(DAN340)的终止密码子缺失突变。具体过程如下：

(1)鉴定材料

DAN340和K22：来源：玉米骨干自交系，为华中农业大学李林课题组。

(2)鉴定材料的DNA

采用公开的CTAB法提取基因组DNA的操作流程分别提取DAN340和K22的基因组DNA，设计引物22481-ms1F/ms1R(如SEQ ID NO.1～2所示)，利用如表4的反应体系和表5的反应程序对提取的基因组DNA进行扩增反应，PCR扩增产物进行的琼脂糖凝胶鉴定结果如图7所示，其测序峰图以及比对的峰图如下图8所示。如图9A所示，通过对测序峰图分析发现，其TGA(K22)>TGG(DAN340)的终止密码子缺失突变，导致了合成的Zm00001d022481蛋白无法正常终止。

表4PCR反应体系(50μl体系)

试剂	体积
		ddH2O	20μl
2x Taq Plus Master Mix	25μl
		22481-ms1F(10μmol/L)	1.5μl
22481-ms1R(10μmol/L)	1.5μl
		DNA模板	2.0μl

表5PCR反应程序

2、Zm00001d022481突变体的表型研究

Zm00001d022481基因全长(基于B73 V4参考基因组)为15269bp(如NCBI Gene ID:103633544所示)，编码多个不同长度的转录本以及氨基酸序列(如SEQ ID NO.3所示)。如下图10所示，MaizeGDB网站中收录的Zm00001d022481基因的表达谱，该基因为组成型表达，在多个组织时期都有较高的表达量。

为了验证该基因对玉米株高的调控影响，本实施例中采用该基因的EMS突变体(齐鲁师范学院路小铎教授课题组构建的玉米B73自交系EMS突变体库)。

利用引物EMS22481-F/R(如SEQ ID NO.4～5所示)对该EMS突变体的突变位点进行检测，得到的该EMS单株的基因型如图11所示。并对该突变体进行了20年冬海南，21年春山东的田间播种和株高表型调查。株高表型统计结果显示，与野生型植株相比，EMS突变体植株的株高显著降低，验证了该基因确实是qPH7-1位点的功能基因，可以调控玉米株高(附图9B，9C)。

3、应用

基于上述对Zm00001d022481基因对玉米株高的调控机制，本申请还发现其如下应用。

本申请实施例公开了抑制Zm00001d022481蛋白活性的物质或抑制Zm00001d022481蛋白编码基因表达的物质在如下a)-c)中任一中的应用；

a)降低玉米株高；

b)培育低株高植物；

c)培育低杆植物；

所述蛋白Zm00001d022481为如下(1)或(2)：

(1)由如SEQ ID NO.3所示的氨基酸序列组成的蛋白质；

本申请实施例公开了抑制Zm00001d022481蛋白活性或抑制Zm00001d022481蛋白编码基因表达在如下a)-e)中任一中的应用；

a)降低玉米株高；

b)培育低株高植物；

c)培育低杆植物；

所述蛋白Zm00001d022481为如下(1)或(2)：

(1)由如SEQ ID NO.3所示的氨基酸序列组成的蛋白质；

在本申请实施例中，抑制Zm00001d022481蛋白活性的物质或抑制Zm00001d022481蛋白编码基因表达的物质为如下①或②：

①sgRNA，所述sgRNA为由序列SEQ ID NO.6编码的RNA；

②表达①所述sgRNA的载体或重组菌或重组病毒。

在一个实施例中，利用CRISPR/Cas9技术对该基因进行了编辑，设计的sgRNA靶标序列为：gtatccagtattcggctgagagg，构建了Zm00001d022481基因敲除玉米，得到了多种不同类型的玉米突变体，并对这些突变体的表型进行验证，结果表明玉米株高均有不同程度的降低。

为此，本申请实施例公开了一种培育株高降低转基因玉米的方法，包括如下步骤：降低出发植物中编码蛋白Zm00001d022481的DNA分子的表达量和/或活性，得到转基因植物，所述转基因植物的株高低于所述出发植物。

为此，本申请实施例公开了一种培育株高降低转基因植物的方法，包括如下步骤：降低出发植物中蛋白Zm00001d022481的含量和/或活性，得到转基因植物，所述转基因植物的株高低于所述出发植物。

所述蛋白Zm00001d022481为如下(1)或(2)：

(1)由序列表中如SEQ ID NO.3所示的氨基酸序列组成的蛋白质；

在一些实施例中，通过基因编辑、杂交、回交、自交或无性繁殖的方法降低所述植物中所述Zm00001d022481蛋白的表达量，以降低所述植物的株高。

以上所述，仅为本申请较佳的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。

序列表

<110> 华中农业大学

<120> Zm00001d022481基因在玉米株高发育中的应用

<160> 6

<170> SIPOSequenceListing 1.0

<210> 1

<211> 20

<212> DNA

<213> Artificial Sequence

<400> 1

ctgcctgaag gatctcacgg 20

<210> 2

<211> 24

<212> DNA

<213> Artificial Sequence

<400> 2

ctgatgttag gcaaaggatt aagg 24

<210> 3

<211> 1593

<212> PRT

<213> Artificial Sequence

<400> 3

Met Leu Ser Val Arg Arg Arg Gln Glu Asp Ala Gly Gly Arg Val Ala

1 5 10 15

Ala Ala Gln Thr Gln Gln Leu Arg Gly Gly Leu Gly Met Asp Asp Asp

20 25 30

Ala Glu Leu Glu Glu Gly Glu Ala Cys Gly Asp Asp Thr Ala Phe Val

35 40 45

Asp Pro Asp Val Ala Leu Ser Tyr Ile Asp Glu Lys Leu Gln Asp Val

50 55 60

Leu Gly His Phe Gln Lys Asp Phe Glu Gly Gly Val Ser Ala Glu Asn

65 70 75 80

Leu Gly Ser Lys Phe Gly Gly Tyr Gly Ser Phe Leu Pro Thr Tyr Gln

85 90 95

Arg Ser Pro Leu Pro Gln Thr Arg Ser Pro Leu Lys Ala Ala Asn Ala

100 105 110

Thr Ser Lys Ser Pro Phe His Gln Ser Ser Glu Gly Met Ser Gln Lys

115 120 125

Pro Pro Ala Val Thr Val Ser Ser Thr Pro Gln Ser Asn Gly Pro Met

130 135 140

Val Pro Phe Ser Gly Asp Ser Ile Lys Lys Glu Ile Arg Pro Thr Thr

145 150 155 160

Lys Ala Glu Gly Gly Ser Val Ser His Asp Ser Tyr Gly Pro Leu Lys

165 170 175

Cys His Asp Gln Asn Arg Leu Lys Val Arg Ile Lys Val Gly Ser Asp

180 185 190

Asn Val Leu Ala Arg Asn Asn Ala Asp Ile Tyr Ser Gly Leu Gly Leu

195 200 205

Asp Ile Ser Ser Pro Ser Ser Ile Glu Asp Ser Pro Asp Gly Arg Gly

210 215 220

Ser Leu Ser Pro Glu Val Asn Asn Val Pro His Glu Ser Pro Gln Thr

225 230 235 240

Ile Leu Gln Ile Met Thr Cys Phe Ser Val Pro Gly Gly Phe Leu Leu

245 250 255

Ser Pro Leu Pro Ala Asn Ile Leu Gln Leu Thr Lys Lys Val Val Ala

260 265 270

Ser Ser Lys Lys Trp Glu Ser Asn Val His Ile Glu Ser Val Gln Glu

275 280 285

Pro Tyr Glu Gly His Thr Thr Lys Lys Val Lys Ser Asp Ala Lys Lys

290 295 300

Lys Lys Leu Ile Asp Ala Lys Asn Ser Lys Asn Arg Asn Asp Ile Ser

305 310 315 320

Ala Val Met Lys Lys Glu Ile Asp Ile Glu Thr Val Ala Gly Gln Lys

325 330 335

Ile Val Ser Glu Ala Leu Asn Ile Ser Leu Leu Ser Asp Pro Arg Ala

340 345 350

Met Asp Ala Lys Gly Glu Asn Arg Leu Glu Val Glu Pro Ala Glu Asn

355 360 365

Asn Leu Ala Gly Thr Arg Asp Ala Arg Leu Lys Glu Arg Ser Thr Lys

370 375 380

Thr Asn Ser Met Pro Ile Ile Val Glu Pro Ala Lys Ala Glu Ala Thr

385 390 395 400

Glu Cys Leu Glu Asn Ser Ser Phe Gly Ser Ser Glu Met Asp Phe Ser

405 410 415

Ala Val Lys Ala Glu Ser Lys Ser Lys Ala Glu Lys Gly Glu Ala Thr

420 425 430

Leu Glu Glu Arg Asn Thr Thr Asn Gly Lys Asp Leu Ile Ser Asp Arg

435 440 445

Lys Gln Glu Lys Lys Met Lys Pro Glu Ser Lys Tyr Asn Ala Ser Asn

450 455 460

Phe Glu Val Ser Asn Val Ile Asn Glu Arg Gly Pro Ala Val Ser Arg

465 470 475 480

Ser Met Gly Lys Val Ser Gly Lys Glu Ala Leu Pro Tyr Asp Thr Asn

485 490 495

Glu Glu Asn Ser Ser Lys Asn Glu Val Lys Lys Met Gln Arg Glu Gln

500 505 510

Lys Thr Asn Ala Ser Arg Ser Ser Asp Phe Leu Glu Asp Glu Lys His

515 520 525

Ile Arg Ser Ser Ala Ala Val Lys Glu Arg Lys Ser Asp Met Gln Ser

530 535 540

Lys Ser Ser His Thr Gly Lys Lys Pro Lys Thr Lys Ser His Arg Asp

545 550 555 560

Val Arg Asp Asn Leu Pro Glu Gly Ser His Gly Ser Lys Glu Lys Asp

565 570 575

Thr Leu Glu Asn Glu Ser Ala Phe Gly Asp Leu Arg Pro Lys Glu Lys

580 585 590

Pro Trp Lys Tyr Asp Ile Glu Arg Asp Ser Asp Ala Pro Gly Ile Ser

595 600 605

Arg Arg Glu Ile Ser Ser Ser Val Lys His Asp Lys His Leu Ala Ser

610 615 620

Glu Glu Gln Lys Met His Ile Pro Pro Pro Ser Thr Val Ser Thr Ala

625 630 635 640

Asn Ala Ala Pro Val Val Ile Lys Glu His Trp Val Ser Cys Asp Ile

645 650 655

Cys Asp Lys Trp Arg Leu Leu Pro Tyr Glu Met Asn Pro Ser Asp Leu

660 665 670

Pro Lys Lys Trp Lys Cys Ser Met Leu Tyr Trp Leu Pro Gly Met Asn

675 680 685

Arg Cys Glu Ile Ser Glu Glu Glu Thr Thr Asn Ala Leu Asn Ala Leu

690 695 700

Tyr Val Pro Ala Pro Ala Asn Gly Ile Pro Ala Val Gly His Pro His

705 710 715 720

Val Ala Ser Thr Gly Leu Val Thr Ser Ser Thr Pro Asn Met Asn Gly

725 730 735

His Ile Glu Gln Asn Arg Lys Arg Lys Asn Ile Pro Ser Asp Gly Asn

740 745 750

Phe Val Ala Glu Gly Ser His Leu Thr Gln Val Ser Gly His Pro Met

755 760 765

Ser Asn Gln His Ala Pro Ser Lys Thr Lys Thr Tyr Thr Asp Gly Ile

770 775 780

Gln Tyr Ser Ala Glu Arg His Ser Val Ser Lys Ser Val Asp Pro Ile

785 790 795 800

Ile Glu Lys Lys Arg Ser Lys Ser Lys His His Ser Ser Tyr Ser Asp

805 810 815

Gly Gly Asp Leu Val Glu Arg Pro Lys Lys His Ser Lys Val Lys Asn

820 825 830

Lys Arg Asp Leu Asp His Asp Glu Tyr Lys Ala Ser Lys Lys Ile Arg

835 840 845

Lys Glu Glu Arg His His Phe Asp Val Asp Arg Ile Leu Gly Ser Asp

850 855 860

Leu Ala Ser Gly Asp Val Pro Asp Glu Ala Lys Ala Leu Pro Ala Lys

865 870 875 880

Ser Ala Thr Ser Lys Gly Ser Gly Glu Arg Thr Asp Leu Ser Ser Ser

885 890 895

Lys Gln Lys Ser Ala Ser Arg His Asn Arg Leu Glu Thr Ser Lys Lys

900 905 910

Ala Arg Gln Asp Asp Leu Val Gly Pro Glu Asp Glu Ser Lys Gly Tyr

915 920 925

Phe His Gln Ser Asp Val Gln Arg Ser Asp Leu Ser Ser Lys Lys Arg

930 935 940

Ile Val Lys Glu Trp Glu Glu Ser Gln His Asn Ser Val Ala His Val

945 950 955 960

Ser Lys Gly Ala Val Lys Glu Thr Tyr Arg Asp Gln Asn Leu Lys Glu

965 970 975

Ala Lys Leu Lys Ser Leu Asn Ser Glu Glu Leu Phe Ser Met Thr Ser

980 985 990

Thr Lys Pro Pro Lys Val Gln His Ala Asp Gln Val Leu Ser Tyr Asp

995 1000 1005

Gly Gly Arg Met Asn Ser Glu Leu Val Glu Asp Asn Thr Leu Phe Ser

1010 1015 1020

Gly Lys Arg Gly Leu Pro Glu Gln Glu Lys Ser Leu Ser Asp Gln Ala

1025 1030 1035 1040

Leu Asp Leu Gly Glu Pro Ala Ser Asp Val Ala Tyr Ile Gln Thr Ser

1045 1050 1055

Ala Val Thr Ser Ser Ser Ser Lys Ala Ser Val Ser Gln Lys Lys Lys

1060 1065 1070

Gln Thr Thr Gln Ala Met Lys Thr Ser Pro Ile Glu Pro Leu Ser Ser

1075 1080 1085

Ser Pro Arg Arg Asn Ser Asn Ile Asp Lys Val Ser Val Pro His Ser

1090 1095 1100

Arg Ile Ser Gly Lys Asp Gly Ser Leu Asn Ala Asn Ser Ala Thr Val

1105 1110 1115 1120

Pro Ile Met Ala Lys Gln Leu Asn Thr Glu Val Arg Val Ala Ser Asn

1125 1130 1135

Asp Gln Arg Ser Ser Glu Pro Val Ser Val Gly Ser Pro Arg Arg Lys

1140 1145 1150

Ser Asp Arg Asp Asn Gly Leu Val Gln Leu Thr Gln Gly His Ala Ser

1155 1160 1165

Asp Gly Phe His Leu Glu Arg Gly Phe Asn Glu Asp Leu Gln Pro Glu

1170 1175 1180

Ser Gly Arg Lys Asp Ser Asn Val Lys Ser Ser His Ile Pro Lys Ala

1185 1190 1195 1200

Ser His His Leu His Ser Gly Glu Lys Asn Asn Tyr Asn Thr Asp Gly

1205 1210 1215

Ser Pro Met Gln Pro Gly Lys His Pro Val Asp Pro Lys Thr Ser Val

1220 1225 1230

Leu Asp Lys Cys Asp Ser Ser Met His Glu Ser Asn Lys Ser Thr Asn

1235 1240 1245

Ser Leu Gln Asp Arg Asn Gly Ser Thr His Cys Pro Pro Asp Gly Asn

1250 1255 1260

Pro Leu Leu Gly Leu Pro Ser Gly Lys Glu Lys Ser Tyr Ile Asn Ser

1265 1270 1275 1280

Asn Lys Gln Asp Ser Gln Lys Pro Lys Pro Gln Met Val Cys Ser Pro

1285 1290 1295

Leu Lys Glu Asn Lys Leu Asp Ser His Ser Thr Pro Leu Lys Pro Asn

1300 1305 1310

Gly Ser Lys Leu Thr Pro Gln Ser Arg Gln Tyr Asn Ala Gln Asn Gly

1315 1320 1325

Gly Arg His Gly Thr Ala Lys His Ala Ile Pro Ser Pro Ala Asp Thr

1330 1335 1340

Ser Ser Pro Ala Arg Lys Asp Asn Thr Ser Thr Ala Tyr Ala Leu Lys

1345 1350 1355 1360

Glu Ala Arg Asp Leu Lys His Lys Ala Asn Arg Leu Lys Gly Glu Gly

1365 1370 1375

Lys Glu Leu Glu Ser Thr Arg Leu Tyr Phe Glu Ser Ala Leu Lys Phe

1380 1385 1390

Leu His Val Ala Ser Leu Leu Glu Pro Pro Ser Phe Asp Gly Leu Lys

1395 1400 1405

Gln Gly Asp Ala Ala Gln Ser Met Tyr Ser Asp Thr Ala Lys Leu Cys

1410 1415 1420

Asn Phe Val Gly His Ala Tyr Glu Lys Cys Lys Lys Met Ala Ala Ala

1425 1430 1435 1440

Ala Leu Ala Tyr Lys Cys Val Glu Val Ala Tyr Leu Lys Ala Ala Tyr

1445 1450 1455

Tyr Lys His Pro Thr Ala Ser Lys Asp Arg Gln Val Leu Gln Ala Val

1460 1465 1470

Val Gln Thr Ala Pro Gly Glu Ser Pro Ser Ser Ser Ala Ser Asp Ile

1475 1480 1485

Asp Asn Leu Asn Asn Asn Gly Leu Ser Lys Ala Ser Ser Ser Lys Asp

1490 1495 1500

Ala Asn Ser Pro Gln Val Ala Gly Asn His Leu Leu Leu Ala Ala Arg

1505 1510 1515 1520

Asn Gln Pro His Leu Met Arg Leu Leu Ala Tyr Thr Asn Asp Val Asn

1525 1530 1535

Ser Ala Phe Glu Ala Thr Arg Lys Ser His Met Ala Ile Ala Ser Ala

1540 1545 1550

Ala Gly Asn His Glu Asn Gly Val Asp Gly Leu Pro Ser Val Lys Thr

1555 1560 1565

Val Leu Asp Phe Asn Phe Arg Ser Val Asn Asp Leu Leu Arg Leu Val

1570 1575 1580

Arg Ile Ser Met Glu Ser Ile Ser Cys

1585 1590

<210> 4

<211> 20

<212> DNA

<213> Artificial Sequence

<400> 4

ccatggctct gggatcagac 20

<210> 5

<211> 20

<212> DNA

<213> Artificial Sequence

<400> 5

tgtccacagt aaaagggggt 20

<210> 6

<211> 23

<212> DNA/RNA

<213> Artificial Sequence

<400> 6

gtatccagta ttcggctgag agg 23

Claims

1.如下1)-3)中任一种物质在调控玉米株高中的应用：

1)蛋白Zm00001d022481；

2)编码蛋白Zm00001d022481的DNA分子；

所述蛋白Zm00001d022481为如下(1)或(2)：

(1)由如SEQ ID NO.3所示的氨基酸序列组成的蛋白质；

2.根据权利要求1所述的应用，其中，所述DNA分子是如下(I)-(III)中任一种的DNA分子，

(I)编码区为如NCBI Gene ID:103633544所示的DNA分子；

(II)在严格条件下与1)限定的DNA序列杂交且编码具有相同功能蛋白质的DNA分子；

3.抑制Zm00001d022481蛋白活性的物质或抑制Zm00001d022481蛋白编码基因表达的物质在如下a)-c)中任一中的应用；

a)降低玉米株高；

b)培育低株高植物；

c)培育低杆植物；

所述蛋白Zm00001d022481为如下(1)或(2)：

(1)由如SEQ ID NO.3所示的氨基酸序列组成的蛋白质；

4.抑制Zm00001d022481蛋白活性或抑制Zm00001d022481蛋白编码基因表达在如下a)-e)中任一中的应用；

a)降低玉米株高；

b)培育低株高植物；

c)培育低杆植物；

所述蛋白Zm00001d022481为如下(1)或(2)：

(1)由如SEQ ID NO.3所示的氨基酸序列组成的蛋白质；

5.根据权利要求3或4所述的应用，其中，所述抑制Zm00001d022481蛋白活性的物质或抑制Zm00001d022481蛋白编码基因表达的物质为如下①或②：

①sgRNA，所述sgRNA为由序列SEQ ID NO.6编码的RNA；

②表达①所述sgRNA的载体或重组菌或重组病毒。

6.一种培育株高降低转基因玉米的方法，包括如下步骤：降低出发植物中编码蛋白Zm00001d022481的DNA分子的表达量和/或活性，得到转基因植物，所述转基因植物的株高低于所述出发植物。

7.一种培育株高降低转基因植物的方法，包括如下步骤：降低出发植物中蛋白Zm00001d022481的含量和/或活性，得到转基因植物，所述转基因植物的株高低于所述出发植物。

所述蛋白Zm00001d022481为如下(1)或(2)：

(1)由序列表中如SEQ ID NO.3所示的氨基酸序列组成的蛋白质；

8.根据权利要求7所述的方法，包括通过基因编辑、杂交、回交、自交或无性繁殖的方法降低所述植物中所述Zm00001d022481蛋白的表达量，以降低所述植物的株高。