本發(fā)明涉及作物病害防治，尤其涉及zmfs2基因及其在玉米病害防治中的應用。

背景技術：

1、本發(fā)明背景技術中公開的信息僅僅旨在增加對本發(fā)明的總體背景的理解，而不必然被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已經(jīng)成為本領域一般技術人員所公知的現(xiàn)有技術。

2、近年來隨著環(huán)境不斷的變化，玉米遭遇病原菌侵染的面積逐漸增加，不僅導致其產(chǎn)量和品質受到影響，而且還會積累有害毒素，對食用者的安全產(chǎn)生危害。玉米中常見病害包括小斑病、大斑病、南方銹病及莖腐病等。由于生長條件的復雜，玉米在生長過程中通常會同時受到多種病原菌的侵染，為了得到品質更好的玉米種質，需要不斷進行篩選和培育。通過分子育種提高玉米的抗性從而對減少使用農(nóng)藥及環(huán)境的保護都具有正面的影響。有必要提供一種通過降低玉米感病基因的表達從而提高其抗病性的應用。

3、次級代謝物在植物中廣泛存在，次級代謝物黃酮類化合物的生物活性包括抗菌、抗病毒和抗氧化等，且對植物的生長產(chǎn)生影響，還參與了植物的抗病性。黃酮類化合物可分為：黃烷酮類、黃烷醇類、黃酮醇類、花青素類、異黃酮類和黃酮類。研究表明，黃酮合酶i屬于2-酮戊二酸依賴的雙加氧酶，可直接催化黃烷酮化合物碳2和碳3之間雙鍵的生成，是植物黃酮類化合物合成的關鍵酶。黃酮合酶i可以將黃烷酮(如：柚皮素、圣草酚等)催化生成黃酮(如：芹菜素、木犀草素)。玉米中富含黃酮類化合物，但目前關于玉米黃酮合酶zmfs2在玉米抗病中的功能尚未見報道。因此，挖掘和鑒定zmfs2的功能，研究其在玉米廣譜抗病中的作用對玉米的抗病育種具有重要意義。

技術實現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明提供了zmfs2基因及其在玉米病害防治中的應用，本發(fā)明通過降低zmfs2基因的表達從而提高玉米廣譜抗病性的應用，在玉米的抗病育種中具有重要意義。

2、第一方面，本發(fā)明提供了一種zmfs2基因，其cdna的核苷酸序列如seq?id?no.1所示。

3、第二方面，本發(fā)明提供了上述zmfs2基因在玉米病害防治中的應用，所述玉米病害包括小斑病、大斑病、南方銹病、炭疽病、莖腐病和種腐病。

4、優(yōu)選的，所述應用為：抑制zmfs2基因在玉米中的表達，從而提高作物對玉米病害的抗病性。

5、進一步的，所述抑制zmfs2基因在玉米中的表達的方法包括轉座子插入、基因編輯、基因沉默或甲基磺酸乙酯(ems)誘變中的一種或多種。

6、進一步的，所述轉座子插入的位點分別位于seq?id?no.1序列的3’utr區(qū)域第68位和第424位；

7、或，

8、所述基因編輯采用crispr/cas9構建編輯載體，所述編輯載體克隆區(qū)域的靶點序列為grna1和grna2，所述grna1的核苷酸序列如seq?id?no.10所示，對應于seq?id?no.1中第333-352位核苷酸；所述grna2的核苷酸序列如seq?id?no.11所示，對應于seq?id?no.1中第642-661位核苷酸。

9、第三方面，本發(fā)明提供了與上述zmfs2基因相關的生物材料在玉米病害防治中的應用，所述玉米病害包括小斑病、大斑病、南方銹病、炭疽病、莖腐病和種腐病。

10、優(yōu)選的，所述生物材料為下述(1)至(4)中的任一種：

11、(1)zmfs2基因編碼的蛋白質，所述蛋白質的氨基酸序列如seq?id?no.2所示；

12、(2)含有zmfs2基因的重組載體；

13、(3)含有zmfs2基因的重組微生物；

14、(4)含有zmfs2基因的轉基因植物細胞系。

15、進一步的，所述載體為質粒、黏粒、噬菌體或病毒載體；所述微生物可為酵母、細菌、藻或真菌。

16、第四方面，本發(fā)明提供了一種防治玉米病害的方法，通過抑制玉米中上述zmfs2基因的表達量實現(xiàn)；所述玉米病害包括小斑病、大斑病、南方銹病、炭疽病、莖腐病和種腐病。

17、第五方面，本發(fā)明提供了一種玉米育種方法，包括如下步驟：抑制玉米中上述zmfs2基因的表達量，從而使玉米抗小斑病、大斑病、南方銹病、炭疽病、莖腐病和種腐病。

18、與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明取得了以下有益效果：

19、本發(fā)明通過基因功能試驗和驗證發(fā)現(xiàn)，zmfs2轉基因過表達陽性株系對小斑病、大斑病和莖腐病等多種玉米病害均表現(xiàn)出感病表型；對兩個轉座子插入zmfs2突變體株系zmfs2-1和zmfs2-2進行抗病鑒定，發(fā)現(xiàn)這兩個突變體表現(xiàn)出對小斑病、大斑病、南方銹病和莖腐病等多種玉米真菌病害產(chǎn)生廣譜抗病性；對zmfs2基因編輯的突變體株系進行離體接炭疽病菌，發(fā)現(xiàn)其更抗炭疽病?？梢姳景l(fā)明提供的zmfs2基因是一個廣譜抗病基因，能夠顯著增強玉米對多種病害的抗性，本發(fā)明為玉米的抗病育種提供了新基因、新材料和新方法，應用前景廣闊。

技術特征：

1.一種zmfs2基因，其特征在于，所述zmfs2基因的cdna的核苷酸序列如seq?id?no.1所示。

2.如權利要求1所述的zmfs2基因在玉米病害防治中的應用，其特征在于，所述玉米病害包括小斑病、大斑病、南方銹病、炭疽病、莖腐病和種腐病。

3.如權利要求1所述的應用，其特征在于，所述應用為：抑制zmfs2基因在玉米中的表達，從而提高作物對玉米病害的抗病性。

4.如權利要求3所述的應用，其特征在于，所述抑制zmfs2基因在玉米中的表達的方法包括轉座子插入、基因編輯、基因沉默或甲基磺酸乙酯(ems)誘變中的一種或多種。

5.如權利要求4所述的應用，其特征在于，所述轉座子插入的位點分別位于seq?idno.1序列的3’utr區(qū)域第68位和第424位；

6.與權利要求1所述的zmfs2基因相關的生物材料在玉米病害防治中的應用，其特征在于，所述玉米病害包括小斑病、大斑病、南方銹病、炭疽病、莖腐病和種腐病。

7.如權利要求6所述的應用，其特征在于，所述生物材料為下述(1)至(4)中的任一種：

8.如權利要求7所述的應用，其特征在于，所述載體為質粒、黏粒、噬菌體或病毒載體；所述微生物可為酵母、細菌、藻或真菌。

9.一種防治玉米病害的方法，其特征在于，通過抑制玉米中如權利要求1所述的zmfs2基因的表達量實現(xiàn)；所述玉米病害包括小斑病、大斑病、南方銹病、炭疽病、莖腐病和種腐病。

10.一種玉米育種方法，其特征在于，包括如下步驟：抑制玉米中如權利要求1所述的zmfs2基因的表達量，從而使玉米抗小斑病、大斑病、南方銹病、炭疽病、莖腐病和種腐病。

技術總結
本發(fā)明公開了ZmFS2基因及其在玉米病害防治中的應用，屬于作物病害防治技術領域。本發(fā)明提供的ZmFS2基因的cDNA的核苷酸序列如SEQ?ID?No.1所示，通過抑制該基因的表達能夠顯著增強玉米對多種病害的抗性，包括小斑病、大斑病、南方銹病、炭疽病、莖腐病和種腐病等，本發(fā)明為玉米的抗病育種提供了新基因、新材料和新方法，應用前景廣闊。

技術研發(fā)人員：王官鋒,張華
受保護的技術使用者：山東大學
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/1/28