CN104628841A

CN104628841A - 一种ZmLAX3蛋白及其编码基因与应用

Info

Publication number: CN104628841A
Application number: CN201510067148.1A
Authority: CN
Inventors: 赵翔宇; 张宪省; 蒋瑞捷; 别晓敏; 刘娜
Original assignee: Shandong Agricultural University
Current assignee: Shandong Agricultural University
Priority date: 2015-02-09
Filing date: 2015-02-09
Publication date: 2015-05-20
Anticipated expiration: 2035-02-09
Also published as: CN104628841B

Abstract

本发明公开了一种ZmLAX3蛋白及其编码基因与应用。本发明提供了一种蛋白，是如下1)或2)：1)序列表中序列2所示的蛋白质；2)将序列表中序列2所示的核苷酸序列经过一个或几个核苷酸残基的取代和/或缺失和/或添加且具有相同功能由序列2衍生的蛋白质。本发明的实验证明，本发明通过克隆ZmLAX3基因，发现利用该基因所得的转基因农作物具有株型和穗部性状改变等表型。该转基因阳性植株应用于生产，改良株型和穗部性状等重要农艺性状，用于提高作物的产量和品质，具有重要的经济价值和社会效益。

Description

一种ZmLAX3蛋白及其编码基因与应用

技术领域

本发明涉及植物基因工程技术领域，尤其涉及一种ZmLAX3蛋白及其编码基因与应用。

背景技术

随着世界经济高速增长，玉米作为集粮食、饲料、工业加工等多种用途于一身的重要作物，全球需求量剧增。中国是世界玉米生产大国，提高玉米产量成为我国玉米产业亟需解决的问题，也是农业生产和社会经济的迫切需要。

产量性状是玉米的重要农艺性状之一，为多基因控制的数量性状，基因间存在复杂的相互作用，基因表达易受环境影响，表现为性状的连续变异，遗传基础十分复杂。玉米产量性状是穗行数、行粒数、粒重等多个农艺性状综合作用的结果，这些性状相互作用、相互影响。

目前玉米产量性状的研究主要集中于QTL(quantitative trait locus)分子标记的开发，并以此作为辅助育种手段。许多学者在玉米产量性状及其遗传基础方面做了大量的卓有成效的研究工作，定位出大量与产量性状相关的QTL。虽然在玉米产量和产量构成性状上已定位若干个QTL位点(石云素，玉米重要自交系遗传多样性分析及产量相关性状QTL研究，2008；Toledo et al.,Genet.Mol.Res.,2011,10,2133-2139；Lu et al.,J Integr.PlantBiol.,2006，48,1233－1243；.Veldboom et al.,Theor Appl Genet,1994,89,451-458)，但这些QTL很少在不同种质(温带种质和热带种质)中被共同检测到，而且与环境之间有显著互作，环境之间稳定的QTL很少，对分子标记辅助选择的通用性增加了挑战(Luna et al.,Mol Breed,2006,17,227-239)。穗行数是一个与产量相关的重要性状，关于穗行数的研究也主要集中于QTL位点的开发(Li et al.,Genet.Mol.Res.,2014,13,1707-1716；Zhanget al.,Theor Appl Genet,2013,126,1545-1453；)。在与穗行数相关基因的研究工作中，仅有Bomment等(Nat.Genet.,2013,45,334-337)在玉米中发现FEA2基因能够使花序分生组织增大，并提高穗行数，具有提高玉米产量的潜力。

LAX3基因是编码生长素输入载体蛋白的基因,表达部位主要集中在根和中空的维管组织中(Swarup et al.,Biochem Soc T.,2000,28,481-485)。LAX3载体运输蛋白属于多基因家族AUX/LAX家族，具有功能保守性和生长素吸收转运功能。

发明内容

本发明一个目的是提供ZmLAX3蛋白及其编码基因。

本发明提供的蛋白，命名为ZmLAX3，是如下1)或2)：

1)序列表中序列2所示的蛋白质；

2)将序列表中序列2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由序列2衍生的蛋白质。

上述一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加为不超过10个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加。

编码上述蛋白质的DNA分子也是本发明保护的范围。

上述DNA分子是如下1)-4)中任一种的DNA分子：

1)编码区为序列表中序列1所示的DNA分子；

2)编码区为序列表中序列3所示的DNA分子；

2)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)与1)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。

上述严格条件可为在6×SSC，0.5％SDS的溶液中，在65℃下杂交，然后用2×SSC，0.1％SDS和1×SSC，0.1％SDS各洗膜一次。

含有上述DNA分子的重组载体、表达盒、转基因细胞系或重组菌也是本发明保护的范围。

转基因细胞不包括植物繁殖材料。

上述重组载体为将上述DNA分子***表达载体中，得到表达上述蛋白的重组载体。

在本发明的实施例中，所述表达载体为pZP211::UBI。

上述重组载体为将序列表中序列3所示的ZmLAX3基因替换pZP211::UBI表达载体的BamHI和Sac Ⅰ酶切识别位点间的DNA片段得到的载体，表达ZmLAX3因，将该阳性质粒命名为pZP211 UBI::ZmLAX3。

扩增上述DNA分子全长或其任意片段的引物对也是本发明保护的范围。

上述引物对具体为如下：

上游引物:5'-ATGGATCCTCATCGGCTGGGCGTGGTCT-3'如序列4所示；

下游引物:5'-ATGAGCTCTGTCAGGCTCAGGCAGGGTC-3'如序列5所示；

上述蛋白、上述DNA分子或上述重组载体、表达盒、转基因细胞系或重组菌在改良植物株型和/或改良果穗性状中的应用也是本发明保护的范围；

所述改良植物株型具体体现在提高株高、提高穗位叶面积、减小穗位叶夹角、提高雄穗长度；

所述穗位叶面积进一步具体为穗上叶面积、穗部叶面积和/或穗下叶面积；

所述穗位叶夹角进一步具体为穗上叶夹角、穗部叶夹角和/或穗部叶夹角；

所述改良果穗性状具体体现在提高果穗穗长、减小果穗穗粗、减小果穗穗行数、提高果穗行粒数、增加籽粒粒宽和/或增加籽粒粒厚。

所述植物为单子叶植物或双子叶植物，所述单子叶植物为玉米。

本发明另一个目的是提供一种培育转基因植物的方法。

本发明提供的方法，为将编码上述蛋白的DNA分子导入目的植物，获得转基因植物，

所述转基因植物具有如下1-10)中至少一种特征：

1)所述转基因植物的株高大于所述目的植物的株高；

2)所述转基因植物的穗位叶面积大于所述目的植物的穗位叶面积；

所述穗位叶面积具体为穗上叶面积、穗部叶面积和/或穗下叶面积；

3)所述转基因植物的穗位叶夹角小于所述目的植物的穗位叶夹角；

所述穗位叶夹角具体为穗上叶夹角和/或穗部叶夹角；

4)所述转基因植物的雄穗长度大于所述目的植物的雄穗长度；

5)所述转基因植物的果穗穗长大于所述目的植物的果穗穗长；

6)所述转基因植物的果穗穗粗小于所述目的植物的果穗穗粗；

7)所述转基因植物的果穗穗行数小于所述目的植物的果穗穗行数；

8)所述转基因植物的果穗行粒数大于所述目的植物的果穗行粒数；

9)所述转基因植物的籽粒粒宽大于所述目的植物的果穗行粒数；

10)所述转基因植物的籽粒粒厚大于所述目的植物的籽粒粒厚。

上述方法中，所述上述蛋白的DNA分子通过上述的重组载体导入目的植物。

所述目的植物为单子叶植物或双子叶植物，所述单子叶植物为玉米。

本发明的实验证明，本发明首次提供了一种用于改良玉米株型和穗部性状的基因，命名为ZmLAX3，利用包含该ZmLAX3基因的全长片段的DNA序列构建过表达载体，然后将ZmLAX3基因过表达载体导入农杆菌菌株，并用农杆菌介导法侵染玉米幼胚，建立了转基因玉米株系。发明人进一步培育后将转基因玉米株系与野生型植株进行比较，发现利用该基因所得的转基因农作物具有株型和穗部性状改变等表型，该转基因阳性植株应用于生产，改良株型和穗部性状等重要农艺性状，用于提高作物的产量和品质，具有重要的经济价值和社会效益。

附图说明

图1为植物表达载体pZP211 UBI::ZmLAX3载体结构图；

图2为转基因玉米植株的获得过程示意图，

图中A为转基因愈伤组织在筛选培养基的梯度筛选；B为愈伤组织分化候选转基因幼苗；C为候选转基因植株壮苗；D为候选转基因植株温室移栽；

图3为候选转基因植株的PCR特异性扩增结果示意图，

图中A为目的基因ZmLAX3的检测结果，B为筛选标记基因NPT Ⅱ的检测结果；其中，M表示分子量标记，PC表示阳性质粒，CK表示野生型对照，L表示候选转基因植株；

图4为候选转基因植株的实时定量PCR检测结果，

其中，CK表示野生型对照，L表示候选转基因植株；

图5为阳性转基因株系与野生型植株灌浆期株型示意图；

图6为阳性转基因株系与野生型植株灌浆期株高统计图；

图7为阳性转基因株系与野生型植株灌浆期穗上叶、穗部叶、穗下叶的叶面积统计图；

图8为阳性转基因株系与野生型植株灌浆期V18(倒一叶)、V17(倒二叶)、V16(倒三叶)的叶夹角统计图；

图9为阳性转基因株系与野生型植株灌浆期雄穗长度统计图；

图10为阳性转基因株系与野生型植株灌浆期雄穗分支数目统计图；

图11为阳性转基因株系与野生型植株成熟果穗图；

图12为阳性转基因株系与野生型植株成熟果穗穗长统计图；

图13为阳性转基因株系与野生型植株成熟果穗穗粗统计图；

图14为阳性转基因株系与野生型植株成熟果穗穗行数统计图；

图15为阳性转基因株系与野生型植株成熟果穗行粒数统计图；

图16为阳性转基因株系与野生型植株成熟籽粒粒长统计图；

图17为阳性转基因株系与野生型植株成熟籽粒粒宽统计图；

图18为阳性转基因株系与野生型植株成熟籽粒粒厚统计图；

图19为阳性转基因株系与野生型植株千粒重统计图；

图20为阳性转基因株系与野生型植株单穗产量统计图；

以上图中，如无特别说明，星号表示差异显著(T检验，**P(T<＝t)<0.01，*P(T<＝t)<0.05)。其中CK为野生型对照，TL为阳性转基因株系，L147、L155、L157和L158为各个阳性转基因株系名称。

具体实施方式

下述实施例中所使用的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。

以下实施例中进一步定义本发明，根据以上描述和实施例，本领域技术人员可以确定本发明的基本特征，并且在不偏离本发明精神和范围的情况下，可以对本发明作出各种改变和修改，以使其适用各种用途和条件；其中本发明将上述表达载体导入植物细胞中，导入方法都是本领域人员熟知的，这些方法包括但不仅限于：农杆菌介导的转化法、基因枪法、电激法、子房注射法等。本发明所用选择标记基因为新霉素磷酸转移酶基因(NPT Ⅱ)，可进一步包括其它选择标记基因和报告基因。本发明选用的筛选抗生素为巴龙霉素，选用卡那霉素和G418等抗生素也可起到相同筛选效果；除此之外，本发明所采用的均为本领域现有技术。

实施例1、ZmLAX3基因克隆

1、玉米RNA的提取和纯化

利用Trizol法提取玉米自交系齐319(以下也称为野生型玉米)的总RNA，具体方法步骤如下：

取DEPC处理过的1.5ml离心管，加入1ml Trizol；取100mg玉米材料，置于液氮中反复研磨至粉末，移至上述离心管中，充分混匀，室温静置5分钟；12000rpm，4℃，离心10分钟，取上清移至新的离心管中，加入200μl氯仿，剧烈摇晃15秒，室温静置3分钟；12000rpm，4℃，离心15分钟，取上层溶液至一新的离心管中；加入250μl异丙醇和250μl高盐溶液，颠倒混匀，室温静置10分钟；12000rpm，4℃，离心10分钟，倒掉上清，吸出离心管中多余上清，加入1ml冰预冷的75％乙醇，震荡；7500rpm，4℃，离心5分钟，用真空泵将离心管中的乙醇吸除，37℃干燥10分钟；加50μl DEPC处理过的ddH₂O，轻轻弹起沉淀使其溶解；55-60℃水浴锅中水浴10分钟，迅速冰浴5分钟，瞬时离心，置于-80℃保存，得到RNA。

为确保RNA质量达到测序要求，分别使用分光光度计和琼脂糖凝胶电泳检测纯化后的RNA样品纯度和浓度，其中纯度和浓度标准为：RNA纯度为OD260/280和OD260/230均在1.8-2.0范围内，RNA浓度在1.0-2.0μg/μl范围内。

2、cDNA第一链的合成

在0.2ml DEPC处理的离心管中顺序加入1μl 50μM Oligo dT Primer和15.5μl总RNA，70℃变性6分钟，迅速冰浴10分钟。在上述离心管中顺序加入2μl dNTP Mixture(10mM)，5μl 5×PrimerScript Buffer，0.5μl RNase Inhibitor(40U)，1μl PrimerScriptRTase(200U)，加DEPC-H₂O至25μl。在PCR仪上运行程序为25℃，10分钟；42℃，90分钟；95℃，5分钟。程序结束后，样品于-80℃冻存待用。

3、ZmLAX3基因的克隆

以反转录的cDNA为模板，采用以下引物对进行PCR扩增：

上游引物:5'-ATGGATCCTCATCGGCTGGGCGTGGTCT-3'，如序列4所示；

下游引物:5'-ATGAGCTCTGTCAGGCTCAGGCAGGGTC-3'，如序列5所示；

其中上游引物划横线部分为BamH Ⅰ酶切位点，下游引物划横线部分为Sac Ⅰ酶切位点；PCR扩增体系为2μl上游引物(5μmol/μL)，2μl下游引物(5μmol/μL)，5μl5×Phusion HF buffer(GC)，5μl dNTP混合液(2.5mmol/L)，0.25μl Phusion DNApolymerase，1μl cDNA模板，加ddH₂O将总体积补充至11.75μl；

扩增条件为：98℃预变性30秒；98℃变性10秒，59℃退火25秒，72℃延伸1分40秒，循环30次；72℃延伸10分钟。

取4μl PCR产物与pMD19-T Simple载体连接，操作步骤按照TaKaRa公司产品pMD19-TSimple Vector说明书进行。然后连接产物转化大肠杆菌DH5α感受态细胞，在含有氨苄青霉素(100mg/L)的LB固体培养基上培养过夜。挑取白色菌落，在含有氨苄青霉素(100mg/L)的LB液体培养基中培养过夜。碱法提取质粒DNA，酶切鉴定后进行序列测定。

扩增产物经测序分析，其核苷酸序列为序列表中序列3，该PCR产物所示的基因命名为ZmLAX3基因，其编码区为序列1或序列3第127-1689位，该基因编码的蛋白命名为ZmLAX3，该蛋白的氨基酸序列为序列表中序列2。

实施例2、ZmLAX3基因的功能研究

1、植物重组载体pZP211 UBI::ZmLAX3的构建

提取玉米自交系齐319的RNA，反转录得到cDNA作为模板，用上游引物和下游引物进行PCR扩增，得到1897bp的ZmLAX3基因PCR扩增产物。

限制性内切酶BamHI和Sac Ⅰ酶双酶切ZmLAX3基因PCR扩增产物，与用BamHI和Sac Ⅰ双酶切pZP211::UBI表达载体《玉米ZmAATP基因的克隆及遗传转化载体的构建》，山东农业大学学报(自然科学版)，2012,43(3)321-327；公众可从山东农业大学获得)连接，操作步骤按照Fermentas公司产品T4 DNA ligase说明书进行。然后连接产物转化大肠杆菌DH5α感受态细胞，在含有壮观霉素(50mg/L)的LB固体培养基上培养过夜。挑取白色菌落，在含有壮观霉素(50mg/L)的LB液体培养基中培养过夜。碱法提取质粒DNA并进行BamHI和Sac Ⅰ酶切鉴定，得到1897bp的为阳性质粒。

将阳性质粒送去测序，该阳性质粒为将序列表中序列3所示ZmLAX3替换pZP211::UBI表达载体的BamHI和Sac Ⅰ酶切识别位点间的DNA片段得到的载体，表达ZmLAX3基因，将该阳性质粒命名为为pZP211 UBI::ZmLAX3，其载体部分结构示意图如图1所示。

将pZP211 UBI::ZmLAX3转化农杆菌LBA4404感受态细胞，并获得可供转化使用的农杆菌菌株，命名LBA4404/pZP211 UBI::ZmLAX3。

二、农杆菌介导的玉米幼胚转化及抗性植株的获得

浸染前一天，挑取活化的农杆菌菌落LBA4404/pZP211 UBI::ZmLAX3(携带重组质粒的农杆菌单菌落)接种于含有50mg/L利福平和50mg/L壮观霉素的液体YEP培养基中，28℃ 220rpm过夜振荡培养；将上述农杆菌溶液装入80ml离心管中，6000rpm离心5分钟，弃去上清，收集沉淀并用AB诱导培养液重悬，28℃摇床上培养至少5小时后方可进行沉淀、浸染。

挑取授粉后10-12天的野生型玉米齐319幼胚放入预浸染培养液中，2700rpm离心5秒，弃去培养基；加预浸染培养基2ml重新悬浮，2700rpm离心5秒；46℃水浴3分钟，冰浴1分钟，2700rpm离心5秒，弃去培养基，加入2ml预浸染培养液，4℃ 14000rpm离心10分钟，弃去培养液；将经过AB诱导培养基培养的菌液移入80ml离心管中，6000rpm离心5分钟收集菌体，用浸染培养液将菌体重新悬浮；将1ml菌液加入装有幼胚的离心管中，轻柔混匀数次，室温静置5分钟，弃去菌液；将幼胚移至共培养培养基上，28℃暗培养一周后，转移至筛选培养基(图2A)，每两周继代一次；筛选两次后转移至分化培养基(图2B)，将分化得到的幼苗转入生根培养基(图2C)，当幼苗生长出3根以上粗壮的根后，进行炼苗；炼苗7天后，移至温室种植(图2D)，得到T0代转ZmLAX3玉米。

本实施例中的预侵染培养基为添加了1.5mg/L 2,4-D的MS培养基(Murashige and Skoog,1962)，筛选培养基为添加了2.0mg/L 2,4-D的N6培养基(朱志清等，1974)，其中的2,4-D为2,4-二氯苯氧乙酸。

三、转ZmLAX3玉米的分子鉴定

1、候选转基因植株的PCR检测

采用CTAB法(Sambrook and Russell，分子克隆实验指南，2001)提取T0代转ZmLAX3玉米植株基因组DNA，分别设计引物检测标记基因NPT Ⅱ和Ubi-ZmLAX3融合片段，引物对序列如下：

标记基因NPT Ⅱ基因引物对如下：

上游引物：5'-GTGGAGAGGCTATTCGGCTATGACTG-3'，如序列6所示；

下游引物：5'-AGCTCTTCAGCAATATCACGGGTAGC-3'，如序列7所示；

标记基因NPT Ⅱ扩增序列长度为650bp，扩增条件为：94℃预变性5分钟；94℃变性30秒，59℃退火30秒，72℃延伸1分钟，循环35次；72℃延伸10分钟。

Ubi-ZmLAX3融合片段引物对(上游引物为表达载体中启动子区序列，下游引物为ZmLAX3基因序列)如下：

上游引物：5'-TTTTAGCCCTGCCTTCATACGC-3'，如序列8所示；

下游引物：5'-GTCTTGGTCCTTCTCCATTTCC-3'，如序列9所示；

目的基因ZmLAX3扩增序列长度为340bp，扩增条件：扩增条件为：94℃预变性5分钟；94℃变性30秒，61℃退火30秒，72℃延伸1分钟，循环35次；72℃延伸10分钟。

结果如图3所示，得到650bp的为含有标记基因NPT Ⅱ的T0代转ZmLAX3玉米株系(3B)，表明L147、L 155、L157、L158为阳性转基因植株，同时也有大小为340bp目的基因ZmLAX3存在(3A)。

野生型玉米没有650bp标记基因NPT Ⅱ。

2、实时定量PCR分析ZmLAX3基因在阳性转基因植株中的表达水平

提取分子检测为阳性转基因植株T0代转ZmLAX3玉米株系L97、L107、L131、L133的总RNA，并反转录为cDNA。

内参基因18sRNA引物对如下：

上游引物：5'-GATACCGTCCTAGTCTCAACC-3'，如序列10所示；

下游引物：5'-GCCTTGCGACCATACTCC-3'，如序列11所示；

目的基因ZmLAX3引物对如下：

上游引物：5'-CTGAGCGGCATACTGTTC-3'，如序列12所示；

下游引物：5'-CCTTCTCCCTCTCCTTCC-3'，如序列13所示；

以反转录产物为模板，反应体系参照Green Realtime PCR Master Mix(QPK-201)说明书，扩增条件为：95℃预变性1分钟；95℃变性10秒，58℃退火10秒，72℃延伸15秒，30个循环；95℃变性15秒，60℃退火30秒，95℃延伸15秒，绘制曲线。

以野生型玉米为对照(CK)。

结果如图4所示，可以看出，L147、L155、L157和L158中ZmLAX3基因的表达量均高于野生型植株，说明ZmLAX3基因不仅整合到阳性转基因植株的基因组内，而且在阳性转基因玉米体内转录水平得到有效表达。L147、L155、L157和L158为阳性T0代转ZmLAX3玉米株系。

采用同样的方法将空载体pZP211::UBI转入野生型玉米中，得到T0代转pZP211::UBI玉米。采用同样的方法检测，其结果与野生型玉米无显著差异。

将T0代植株播种，培养，得到T1代植株。

四、阳性转基因植株的表型分析

将T1代转pZP211::UBI玉米、T1代转ZmLAX3玉米株系L147、L155、L157和L158和野生型玉米(CK)同时播种。每个株系100株，实验重复3次，结果取平均值。

对灌浆期株系的株高进行观察，结果如图5，与野生型植株(CK)相比，T0代转ZmLAX3玉米株系(TL)的株高普遍高于野生型。

株高统计数据结果如图6，T1代转ZmLAX3玉米株系L147、L155、L157和L158的株高与野生型植株相比，均达到极显著差异水平，说明过表达ZmLAX3基因能够增加植株高度。其中，L147株系株高增加最少，约增加20厘米，L158株系增加最多，约增加35厘米。

对灌浆期T1代转ZmLAX3玉米株系L147、L155、L157和L158的穗位叶进行叶面积统计分析，结果如图7所示，T0代转ZmLAX3玉米株系穗上叶、穗部叶和穗下叶的叶面积与野生型植株相比明显增加，均达到极显著差异水平。其中，L155阳性株系的叶面积增加最为显著。

对灌浆期T1代转ZmLAX3玉米株系L147、L155、L157和L158的V18(倒一叶)、V17(倒二叶)和V16(倒三叶)的叶夹角进行统计，结果如图8，发现T1代转ZmLAX3玉米株系V18、V17和V16的叶夹角均比野生型植株相对应叶片的叶夹角减小，其中，V18叶片在L155、L157和L158株系中的叶夹角与野生型植株相比，达到极显著差异水平；V17叶片在L147和L155株系中的叶夹角与野生型植株相比，达到显著差异水平；V16叶片的叶夹角与野生型植株相比，在L158株系中达到显著差异水平，在L147、L155和L157株系中与野生型植株相比，达到极显著差异水平。

对T1代转ZmLAX3玉米株系雄穗长度和雄穗分支数目的统计结果显示，与野生型玉米相比，T1代转ZmLAX3玉米株系雄穗长度呈现增加的趋势(图9)，L147和L158阳性株系与野生型植株相比达到显著差异水平，L155和L157株系无明显变化。

雄穗分支数目在不同阳性转基因株系中变化趋势不一致(图10)，L147株系雄穗分支数目与野生型植株相比显著减少，达到极显著差异水平；L155株系雄穗分支数目与野生型植株相比呈现减少趋势，达到显著差异水平；L157株系雄穗分支数目与野生型植株相比无明显变化；L158株系呈现与其他株系相反的变化趋势，与野生型植株相比雄穗分支数目增加，并达到极显著差异水平。

T1代转pZP211::UBI玉米和野生型玉米结果无显著差异。

五、阳性转基因植株考种数据分析

对T1代转ZmLAX3玉米株系L147、L155、L157和L158成熟果穗的穗长、穗粗、穗行数和行粒数等穗部性状进行观察和测定，并统计结果。

如图11和图12所示，T0代转ZmLAX3玉米株系L147、L155、L157和L158玉米果穗穗长增加，与野生型植株相比，L147、L157和L158株系果穗长度增加达到显著差异水平；

如图11和图13所示，T0代转ZmLAX3玉米株系L147、L155、L157和L158穗粗均呈现减小趋势，且降低水平一致，与野生型植株相比，均达到极显著差异水平；

如图11和图14所示，T0代转ZmLAX3玉米株系L147、L155、L157和L158穗行数显著减少,减少水平基本一致，与野生型植株相比，L147、L155、L157和L158阳性转基因株系均达到极显著差异水平；

如图11和图15所示，T0代转ZmLAX3玉米株系L147、L155、L157和L158行粒数显著增加,与野生型植株相比，L147株系达到显著差异水平，L158株系达到极显著差异水平，L155和L157无明显变化。

对T0代转ZmLAX3玉米株系L147、L155、L157和L158成熟果穗籽粒性状进行测定，并统计结果，T0代转ZmLAX3玉米株系籽粒粒长(图16)与野生型植株相比，无显著变化；T0代转ZmLAX3玉米株系L147、L155、L157和L158籽粒粒宽呈现增加趋势(图17)，与野生型植株相比，L147株系达到显著差异水平，L155和L157株系达到极显著差异水平，L158株系无明显变化；T0代转ZmLAX3玉米株系L147、L155、L157和L158籽粒粒厚呈现增加趋势(图18)，与野生型植株相比，L147和L157株系达到显著差异水平，L155和L158株系无明显变化。

对玉米阳性转基因株系L147、L155、L157和L158的千粒重和单穗产量进行测定，并统计结果，T0代转ZmLAX3玉米株系L147、L155、L157和L158千粒重与野生型植株相比略有增加，达不到显著差异水平(图19)；T0代转ZmLAX3玉米株系L147、L155、L157和L158单穗产量呈现下降趋势，与野生型植株相比达不到显著差异水平(图20)。

总体来说，阳性转基因株系成熟果穗穗长明显增长，穗粗显著降低，穗行数显著减少，行粒数明显增加，粒长无明显变化，粒宽显著增加，粒厚明显增加，千粒重无明显变化，单穗产量无显著变化，说明可利用ZmLAX3基因改良作物穗部性状和籽粒性状，比野生型植株具有更高的应用价值。

除此之外本发明中ZmLAX3基因及含有该基因的植物表达载体也可以用于生产其它可以改良农艺性状的转基因植物，如小麦、水稻、高粱等作物，包括此类转基因植物的器官、组织、细胞及其种子和后代。

Claims

1.一种蛋白，是如下1)或2)：

1)序列表中序列2所示的蛋白质；

2.编码权利要求1所述蛋白质的DNA分子。

3.如权利要求2所述的DNA分子，其特征在于：所述DNA分子是如下1)-4)中任一种的DNA分子：

1)编码区为序列表中序列1所示的DNA分子；

2)编码区为序列表中序列3所示的DNA分子；

4.含有权利要求2或3所述DNA分子的重组载体、表达盒、转基因细胞系或重组菌。

5.如权利要求4所述的重组载体，其特征在于：

所述重组载体为将权利要求2或3所述DNA分子***表达载体中，得到表达权利要求1所述蛋白的重组载体。

6.根据权利要求5所述的重组载体，其特征在于：所述表达载体为pZP211::UBI。

7.扩增权利要求2或3所述DNA分子全长或其任意片段的引物对。

8.权利要求1所述蛋白、权利要求2或3所述DNA分子或权利要求4所述重组载体、表达盒、转基因细胞系或重组菌在改良植物株型和/或改良果穗性状中的应用；

所述改良植物株型具体体现在提高株高、提高穗位叶面积、减小穗位叶夹角和/或提高雄穗长度；

9.一种培育转基因植物的方法，为将编码权利要求1所述蛋白的DNA分子导入目的植物，获得转基因植物，

所述转基因植物具有如下1-10)中至少一种特征：

1)所述转基因植物的株高大于所述目的植物的株高；

所述穗位叶夹角具体为穗上叶夹角和/或穗部叶夹角；

9)所述转基因植物的籽粒粒宽大于所述目的植物的籽粒粒宽；

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：所述编码权利要求1所述蛋白的DNA分子通过权利要求4或5所述的重组载体导入目的植物。