CN104650203B

CN104650203B - 一种ZmAUX1蛋白及其编码基因与应用

Info

Publication number: CN104650203B
Application number: CN201510066664.2A
Authority: CN
Inventors: 赵翔宇; 张宪省; 蒋瑞捷; 别晓敏
Original assignee: Shandong Agricultural University
Current assignee: Shandong Agricultural University
Priority date: 2015-02-09
Filing date: 2015-02-09
Publication date: 2019-06-25
Anticipated expiration: 2035-02-09
Also published as: CN104650203A

Abstract

本发明公开了一种ZmAUX1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ZmAUX1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ZmAUX1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ZmAUX1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.,JIntegr.Plant Biol.,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；Zhang et 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。

AUX1基因是首个被克隆出来能够编码生长素运输载体蛋白的基因(Parry etal.,Plant Growth Regul.,2001,20,217-225),表达部位主要在维管柱、韧皮部、根尖表皮细胞和侧根根冠等(Swarup et al.,Biochem Soc T.,2000,28,481-485)，AUX1载体运输蛋白属于氨基酸/生长素通透酶类家族，主要作用部位为质膜(Swarup et al.Plant Cell,2004,16，3069-3083,2004；Yang et al.,Curr Biol.,2006,16,1123-1127)，将生长素由源到库进行极性运输。

发明内容

本发明一个目的是提供ZmAUX1蛋白及其编码基因。

本发明提供的蛋白，命名为ZmAUX1，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；

3)在严格条件下与1)或2)限定的DNA序列杂交且编码具有相同功能蛋白质的DNA分子；

4)与1)或2)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分子插入表达载体中，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DNA分子替换pZP211::UBI表达载体的BamHI和SacⅠ酶切识别位点间的DNA片段得到的载体，表达ZmAUX1基因，将该阳性质粒命名为pZP211 UBI::ZmAUX1。

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'-ATGGATCCCGAAACGCACCCTGCATTTACT-3'如序列4所示；

下游引物:5'-ATGAGCTCTGTGATCGAGTTCTACGACCCT-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、提高穗位高度、提高穗位叶面积、减小穗位叶夹角、提高雄穗长度和/或减小雄穗分支数目；

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、减小果穗穗行数和/或提高果穗行粒数中的应用。

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1-9)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；

2)所述转基因植物的穗位高度大于所述目的植物；

3)所述转基因植物的穗位叶面积大于所述目的植物；

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；

4)所述转基因植物的穗位叶夹角小于所述目的植物；

所述穗位叶夹角具体为穗上叶夹角和/或穗部叶夹角；

5)所述转基因植物的雄穗长度大于所述目的植物；

6)所述转基因植物的雄穗分支数目小于所述目的植物；

7)所述转基因植物的果穗穗长大于所述目的植物；

8)所述转基因植物的果穗穗行数小于所述目的植物；

9)所述转基因植物的果穗行粒数大于所述目的植物。

上述方法中，所述编码上述蛋白的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ZmAUX1，利用包含该ZmAUX1基因的全长片段的DNA序列构建过表达载体，然后将ZmAUX1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。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::ZmAUX1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种植；

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为筛选标记基因NPTⅡ的检测结果，B为目的基因ZmAUX1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苗期株型示意图，

图中A为苗期株型表型图；B为苗期株高统计分析图；

图6为阳性转基因株系与野生型植株灌浆期株型示意图；

图7为阳性转基因株系与野生型植株灌浆期株高统计图；

图8为阳性转基因株系与野生型植株灌浆期穗位高度统计图；

图9为阳性转基因株系与野生型植株抽穗期穗上叶、穗部叶、穗下叶的叶面积统计图；

图10为阳性转基因株系与野生型植株抽穗期穗上叶、穗部叶、穗下叶的叶夹角统计图；

图11为阳性转基因株系与野生型植株成熟期雄穗长度和雄穗分支数目统计图；

图中A为雄穗长度数据统计，B为雄穗分支数目数据统计；

图12为阳性转基因株系与野生型植株穗长统计图；

图13为阳性转基因株系与野生型植株穗行数统计图；

图14为阳性转基因株系与野生型植株行粒数统计图；

图15为阳性转基因株系与野生型植株千粒重统计图；

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，L97、L107、L131和L133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，根据以上的描述和这些实施例，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(NPTⅡ)，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、ZmAUX1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，得到cDNA。

3、ZmAUX1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'-ATGGATCCCGAAACGCACCCTGCATTTACT-3'如序列4所示；

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

其中上游引物划横线部分为BamHⅠ酶切位点，下游引物划横线部分为SacⅠ酶切位点；PCR扩增体系为2μl上游引物(5μmol/μL)，2μl下游引物(5μmol/μL)，5μl 5×Phusion HFbuffer(GC)，5μl dNTP混合液(2.5mmol/L)，0.25μl Phusion DNA polymerase，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-T Simple 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ZmAUX1基因，该基因的编码区为序列表中序列1或序列3第110-1582位核苷酸；该基因编码的蛋白命名为ZmAUX1，该蛋白的氨基酸序列为序列表中序列2。

实施例2、ZmAUX1基因的功能研究

1、植物重组载体pZP211UBI::ZmAUX1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1704bp的PCR扩增产物(ZmAUX1基因)。

限制性内切酶BamHI和SacⅠ酶双酶切PCR扩增产物，与用BamHI和SacⅠ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)大片段连接，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SacⅠ酶切鉴定，得到大小为1704bp的基因片段为阳性质粒。

该阳性质粒为将序列表中序列3所示的DNA分子替换pZP211::UBI表达载体的BamHI和SacⅠ酶切识别位点间的DNA片段得到的载体，表达ZmAUX1基因，将该阳性质粒命名为pZP211UBI::ZmAUX1，载体部分结构示意图如图1所示。

将pZP211UBI::ZmAUX1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/pZP211UBI::ZmAUX1。

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/pZP211UBI::ZmAUX1(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(玉米自交系齐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ZmAUX1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 andSkoog,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ZmAUX1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ZmAUX1玉米植株基因组DNA，分别设计引物检测标记基因NPTⅡ和Ubi-ZmAUX1融合片段，引物对序列如下：

标记基因NPTⅡ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NPTⅡ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-ZmAUX1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ZmAUX1基因序列)如下：

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

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

扩增序列长度为758bp，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NPTⅡ的T0代转ZmAUX1玉米株系，表明L97、L107、L131、L133为阳性转基因植株，同时也有大小为758bpUbi-ZmAUX1融合片段存在。

野生型玉米没有650bp标记基因NPTⅡ。

2、实时定量PCR分析ZmAUX1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ZmAUX1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ZmAUX1引物对如下：

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

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

以反转录产物为模板，用上述引物进行PCR扩增，反应体系参照GreenRealtime 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，L97、L107、L131、L133中ZmAUX1基因的表达量均高于野生型植株，说明ZmAUX1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。L97、L107、L131、L133为阳性T0代转ZmAUX1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ZmAUX1玉米株系L97、L107、L131、L133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。

对六叶期株系的株高进行观察结果如图5A，与野生型植株相比，T0代转ZmAUX1玉米株系的生长速率明显比野生型快。

六叶期株高统计数据结果如图5B，可知，T1代转ZmAUX1玉米株系L97、L107、L131和L133的株高与野生型植株相比，分别增加了11.6％、24.4％、12.7％和16.5％，达到极显著差异，尤其以L107株系增加最多。

对成熟期株系的株高进行观察结果如图6，T1代转ZmAUX1玉米株系在成熟期株高普遍高于野生型(图6)。

成熟期株高统计数据结果如图7，可以看出，T1代转ZmAUX1玉米株系L97、L107、L131和L133的株高分别为221厘米、213厘米、217厘米和218厘米，与野生型植株相比分别增加了13.2％、9.3％、11.1％和12.0％，均达到显著性差异，说明过表达ZmAUX1基因能够增加植株高度。

观察成熟期穗位高度，结果如图8所示，T1代转ZmAUX1玉米株系L97、L107、L131和L13的穗位高度均比野生型植株增加，达到极显著差异，野生型植株穗位高约为55厘米，T1代转ZmAUX1玉米株系穗位高均高于73厘米，L131株系最高达到80厘米。

观察成熟期穗位叶进行叶面积和叶夹角，结果如图9所示，T1代转ZmAUX1玉米株系L97、L107、L131和L13穗上叶、穗部叶和穗下叶的叶面积与野生型玉米相比明显增加，均达到极显著差异。

穗位叶叶夹角的统计结果如图10所示，T1代转ZmAUX1玉米株系L97、L107、L131和L13穗上叶和穗部叶的叶夹角均比野生型植株叶夹角减小，达到极显著差异；L107、L131和L133阳性株系的穗下叶叶夹角有增大趋势，L131和L133株系与野生型相比达到极显著差异。

统计雄穗长度和雄穗分支数目，结果如图11所示，T1代转ZmAUX1玉米株系L97、L107、L131和L13雄穗长度呈现增加的趋势(图11A)，L97和L131阳性株系与野生型玉米相比达到显著差异；雄穗分支数目则呈现减少的趋势(图11B)，L97、L107和L131与野生型玉米相比达到极显著差异。

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ZmAUX1玉米株系L97、L107、L131和L13成熟果穗的穗长、穗行数、行粒数和千粒重等穗部性状进行测定，并统计结果。以T1代转pZP211::UBI玉米和野生型玉米为对照。

观察果穗，与野生型玉米相比，T1代转ZmAUX1玉米株系L97、L107、L131和L13果穗穗长显著增长，L107株系达到显著差异，L97、L131和L133株系达到极显著差异(图12)；T1代转ZmAUX1玉米株系穗行数显著减少(图13),与野生型植株相比，均达到极显著差异；T1代转ZmAUX1玉米株系行粒数显著增加(图14),与野生型植株相比，L107株系达到显著差异，L97、L131和L133株系达到极显著差异；T1代转ZmAUX1玉米株系千粒重与野生型植株相比无显著变化(图15)。

总体来说，T1代转ZmAUX1玉米株系穗长增长，穗行数减少，行粒数增加，千粒重无变化，说明可利用ZmAUX1基因改良作物穗部性状，比野生型植株具有更高的应用价值。

除此之外本发明中ZmAUX1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，如玉米、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.ZmAUX1蛋白、编码所述ZmAUX1蛋白的DNA分子或含有所述DNA分子的重组载体、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ZmAUX1蛋白，是序列表中序列2所示的蛋白质；

所述穗位叶夹角进一步具体为穗上叶夹角和/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、减小果穗穗行数和/或提高果穗行粒数中的应用；

所述植物为玉米。

2.一种培育转基因植物的方法，为将编码ZmAUX1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1-9）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；

2）所述转基因植物的穗位高度大于所述目的植物；

3）所述转基因植物的穗位叶面积大于所述目的植物；

4）所述转基因植物的穗位叶夹角小于所述目的植物；

所述穗位叶夹角具体为穗上叶夹角和/或穗部叶夹角；

5）所述转基因植物的雄穗长度大于所述目的植物；

6）所述转基因植物的雄穗分支数目小于所述目的植物；

7）所述转基因植物的果穗穗长大于所述目的植物；

8）所述转基因植物的果穗穗行数小于所述目的植物；

9）所述转基因植物的果穗行粒数大于所述目的植物；

所述ZmAUX1蛋白，是序列表中序列2所示的蛋白质；

所述DNA分子是如下1）或2）所示的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；

所述植物为玉米。