CN116333074B - 玉米nac序列及其编码蛋白在抗丝黑穗病中的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及基因工程技术领域，尤其涉及玉米NAC序列及其编码蛋白在抗丝黑穗病中的应用。本发明发现了ZmNAC21基因与玉米丝黑穗病之间的联系，经过验证发现在增强玉米中ZmNAC21基因的表达后，玉米的抗丝黑穗病能力显著提高，这在培育抗丝黑穗病玉米品种领域具有重要意义。本发明为探索抗玉米丝黑穗病新材料提供了新的途径，为后续研究奠定了遗传材料基础，为玉米抗丝黑穗病基因资源储备提供了良好的信息平台。本发明有助于对植物抗丝黑穗病遗传机制解析和分子育种的研究，为玉米等植物抗丝黑穗病的品种选育和遗传品质的改良奠定了理论基础。
Description
技术领域
本发明涉及基因工程技术领域，尤其涉及玉米NAC序列及其编码蛋白在抗丝黑穗病中的应用。
背景技术
玉米丝黑穗病是由丝轴黑粉菌(Sporisorium reilianum)引起的真菌性土传病害，该菌属担子菌亚门，轴黑粉菌属，可侵染玉米、高粱等。丝轴黑粉菌的冬孢子有三种方式进行越冬，分别为土壤地表越冬、种子表面越冬和病残体越冬。其菌丝形成方式多为担子和侧生担孢子，担孢子包括两种亲和交配型“+”和“-”，将其制备成混合菌液后形成的双核菌丝可侵染寄主组织，菌丝与玉米处于共生状态，因此该病菌属于活体营养型致病菌。
玉米丝黑穗病是一种危害玉米雌穗和雄穗生长发育的重要病害，病原菌可在玉米种子萌发期至七叶期侵染玉米，被感染的植株在初期无典型病症，在幼苗的第4和第5片叶的中脉出现圆形或椭圆形的褪绿斑点，有些植株的茎部还会出现花青素沉淀。典型的丝黑穗病症主要出现在玉米的花器官，发病植株的雌穗膨胀缩短，苞叶包裹大量的黑粉孢子。有些发病植株的雌穗苞叶破裂并释放冬孢子，雄穗上含有大量黑粉孢子，部分发病植株的穗部不产生黑粉孢子，但是会形成叶状丛生结构。发病严重的植株还会出现矮化，生长受阻，分蘖增多等现象。由于丝黑穗病发病于玉米的花器官，感病玉米无法收获籽粒从而绝产，直接危害了玉米的生产，属于绝产型病害。玉米丝黑穗病呈逐年增加趋势，发病率也随之增加，一旦发生，就会造成大面积绝收，而且随着发病范围的扩大，危害程度越来越大。
该病可通过加强田间管理和种子包衣等措施加以防治，但存在成本较高、环境污染较重和稳定性差等问题，最经济有效的防控途径是以种植抗病品种为主的综合防治措施。因此挖掘玉米中抗丝黑穗病调控因子，明确其功能并解析分子机制，对于玉米丝黑穗病抗性机理解析及抗病新品种培育具有重要价值。
发明内容
为了解决现有技术存在的问题，本发明对丝轴黑粉菌侵染的玉米进行了抗性鉴定和测序分析，发现ZmNAC21的表达水平与玉米丝黑穗病抗性正相关，经过验证后确定ZmNAC21基因参与玉米丝黑穗病的调控，该基因与玉米丝黑穗病的抗性相关。具体地，
第一方面，本发明提供了ZmNAC21蛋白或其编码基因、或含有ZmNAC21蛋白或其编码基因的生物材料在调控植物丝黑穗病抗性中的应用。
第二方面，本发明提供了ZmNAC21蛋白或其编码基因、或含有ZmNAC21蛋白或其编码基因的生物材料在培育抗植物丝黑穗病植物新品种或选育植物丝黑穗病抗性植物中的应用。
第三方面，本发明提供了ZmNAC21蛋白或其编码基因、或含有ZmNAC21蛋白或其编码基因的生物材料在抗植物丝黑穗病种质资源改良中的应用。
在一些实施方案中，所述ZmNAC21蛋白的氨基酸序列如SEQ ID NO.3所示、或与所示序列同源性为90％以上且具有相同蛋白功能的氨基酸序列。更优选同源性为95％、96％、97％、98％或99％以上。
在具体实施过程中，与所示序列同源性为90％以上且具有相同蛋白功能的氨基酸序列为：SEQ ID NO.3所示的氨基酸序列经过一个或多个氨基酸残基的替换、缺失或插入获得的具有相同蛋白功能的氨基酸序列。
在一些实施方案中，所述ZmNAC21蛋白编码基因的编码区核苷酸序列如SEQ IDNO.2所示、或与所示序列同源性为90％以上且编码相同功能蛋白质的核苷酸序列。更优选同源性为95％、96％、97％、98％或99％以上。
在一些实施方案中，所述ZmNAC21蛋白编码基因的全长核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示、或与所示序列同源性为90％以上且编码相同功能蛋白质的核苷酸序列。更优选同源性为95％、96％、97％、98％或99％以上。
在具体实施过程中，与所示序列同源性为90％以上且编码相同功能蛋白质的核苷酸序列包括：
(1)SEQ ID NO.1或SEQ ID NO.2所示的核苷酸序列经过一个或多个核苷酸的替换、缺失或插入获得的具有相同蛋白功能的编码核苷酸序列；
(2)在严格条件下可以与SEQ ID NO.1或SEQ ID NO.2所示的核苷酸序列进行杂交的核苷酸序列。
第四方面，本发明提供了一种改变植物抗植物丝黑穗病性能的方法，包括：通过转基因、基因编辑、杂交、回交、自交或无性繁殖的方式，调控植物ZmNAC21基因的表达。
在一些实施方案中，所述转基因的方式包括：利用质粒、植物病毒载体、直接DNA转化、显微注射、基因枪、电导或农杆菌介导的方法将包含所述ZmNAC21基因的重组表达载体导入植物，获得转基因植物株系。所述质粒优选为Ti质粒。
在一些实施方案中，所述基因编辑的方式包括：利用DNA同源重组技术或CRISPR/Cas技术对ZmNAC21基因进行编辑，获得基因编辑植物株系。所述CRISPR/Cas技术优选为CRISPR/Cas9技术。
在一些实施方案中，通过增强ZmNAC21的表达提高植物对植物丝黑穗病的抗性。
在上述任一实施方案中，所述植物为玉蜀黍属植物、或大麦属植物、或高粱属植物、或甘蔗属植物。所述植物优选为玉米、大麦、高粱或甘蔗。
本发明中所述的生物材料包括但不限于表达盒、载体、或宿主细胞。
本发明具备如下有益效果：
本发明发现了ZmNAC21基因与玉米丝黑穗病之间的联系，经过验证发现在增强玉米中ZmNAC21基因的表达后，玉米的抗丝黑穗病能力显著提高，这在培育抗丝黑穗病玉米品种领域具有重要意义。
本发明为探索抗玉米丝黑穗病新材料提供了新的途径，为后续研究奠定了遗传材料基础，为玉米抗丝黑穗病基因资源储备提供了良好的信息平台。
本发明有助于对植物抗丝黑穗病遗传机制解析和分子育种的研究，为玉米等植物抗丝黑穗病的品种选育和遗传品质的改良奠定了理论基础。
本发明推动了植物抗丝黑穗病遗传机理和抗病分子育种研究，为增强玉米等植物的丝黑穗病抗性的分子生物学机制研究提供可靠的材料和数据支撑。
附图说明
图1为本发明实施例1提供的ZmNAC21基因的结构分析图。
图2为本发明实施例1提供的ZmNAC21蛋白的二级结构分析结果；其中，h：α-螺旋组成；e：延伸链区；c：无规则卷曲；t：β-折叠。
图3为本发明实施例1提供的ZmNAC21基因的亚细胞定位结果。
图4为本发明实施例2提供的过表达载体pCUB-ZmNAC21-eGFP-3×FLAG的鉴定结果；其中：A.pCUB-ZmNAC21-eGFP-3×FLAG质粒酶切鉴定；M：Trans 15k plus，1：pCUB-ZmNAC21-eGFP-3×FLAG质粒，2：BamH I酶切产物；B.ZmNAC21基因PCR扩增，M：Trans 2kplus，1：ZmNAC21基因扩增片段。
图5为本发明实施例2提供的过表达ZmNAC21转基因植株T2代检测结果。其中，A：DNA水平ZmNAC21基因检测，B：DNA水平Bar基因检测，C：RNA水平ZmNAC21，Actin，Bar基因检测，D：蛋白水平试纸条检测；A.M：15k DNAmarker；B.M：2k DNA marker；W：水，P：阳性对照，N：阴性对照，B104：受体对照B104，1-8：过表达转基因株系ZmNAC21OE-1～ZmNAC21OE-8。
图6为本发明实施例2提供的ZmNAC21基因编辑转基因株系T3代PCR检测。其中，M:2k DNA marker，B104:受体对照，W：水，1-12：编辑转基因株系ZmNAC21BJ-1～ZmNAC21BJ-12。
图7为本发明实施例2提供的ZmNAC21基因编辑转基因株系T3代RT-PCR检测。其中，WT：野生型B104，1-12：编辑转基因株系ZmNAC21BJ-1～ZmNAC21BJ-12。
图8为本发明实施例3提供的受体对照与转基因株系针刺中胚轴法接种发病症状示意图；其中，(A-C)ZmNAC21过表达转基因株系针刺中胚轴法接种水后2d、6d、8d的样品；(D-F)ZmNAC21过表达转基因株系针刺中胚轴法接种菌液后2d、6d、8d的样品；(G-I)受体对照自交系B104针刺中胚轴法接种水后2d、6d、8d的样品；(J-L)受体对照自交系B104针刺中胚轴法接种菌液2d、6d、8d的样品；(M-O)ZmNAC21编辑表达转基因株系针刺中胚轴法接种水后2d、6d、8d的样品；(P-R)ZmNAC21编辑表达转基因株系针刺中胚轴法接种菌液后2d、6d、8d的样品。
图9为本发明实施例3提供的受体对照与转基因株系浸泡胚根法接种发病症状示意图；其中，(A-C)ZmNAC21过表达转基因株系浸泡胚根法接种水后2d、6d、8d的对照样品；(D-F)ZmNAC21过表达转基因株系浸泡胚根法接种菌液后2d、6d、8d的样品；(G-I)受体对照自交系B104浸泡胚根法接种水后2d、6d、8d的样品；(J-L)受体对照自交系B104浸泡胚根法接种菌液2d、6d、8d的样品；(M-O)ZmNAC21编辑表达转基因株系浸泡胚根法接种水后2d、6d、8d的样品；(P-R)ZmNAC21编辑表达转基因株系浸泡胚根法接种菌液后2d、6d、8d的样品。
图10为本发明实施例3提供的丝黑穗病田间接种法鉴定的结果。
图11为本发明实施例4提供的针刺中胚轴法接种转基因株系中ZmNAC21诱导表达模式分析。
图12为本发明实施例4提供的浸泡胚根法接种转基因株系中ZmNAC21诱导表达模式分析。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在以下实施例中所涉及的仪器设备如无特别说明，均为常规仪器设备；所涉及的试剂如无特别说明，均为市售常规试剂；所涉及的试验方法，如无特别说明，均为常规方法。
实施例1ZmNAC21基因基本特性分析
1、ZmNAC21基因的结构分析
本发明以玉米自交系B73 RefGen_v5为参考序列，获取NCBI中该基因全长核苷酸序列作为研究对象，如SEQ ID NO.1所示，利用在线预测基因软件Fgenesh对该段核苷酸序列进行基因结构分析。结果如图1所示，基因位于负链上，包含3个外显子，转录起始于114bp，终止于4379bp，具有典型的加尾信号，为完整的基因。
2、ZmNAC21蛋白的二级结构分析
本发明根据ZmNAC21编码的氨基酸序列，利用SOPMA(http://npsa-pbil.ibcp.fr/cgi-bin/npsa_automat.pl？page＝/NPSA/npsa_sopma.html)分析ZmNAC21蛋白二级结构。结果如图2所示，其主要是由无规则卷曲(59.02％)，其次是α-螺旋组成(22.62％)，再次是由延伸链区(13.77％)和β-折叠构成的β-片层(4.59％)，并无其它二级结构。ZmNAC21蛋白在第174个氨基酸开始出现无规则构象，其空间结构多集中于第174个氨基酸之前。
3、ZmNAC21基因的亚细胞定位
本发明将pAN580空载体用BamH I单酶切，胶回收pAN580载体片段，再进行同源重组把目的连接到载体上，进行转化，挑单斑，测序；通过转染玉米原生质体的方法明确其亚细胞定位情况，激光共聚焦显微镜观察荧光信号，转化空载体的对照组样品的绿色荧光信号存在于玉米原生质体内，而ZmNAC21融合蛋白的绿色荧光信号则出现在原生质体的细胞核区域内，说明ZmNAC21基因编码蛋白定位于细胞核上(图3)。
实施例2ZmNAC21基因过表达载体和编辑载体构建、转化及转基因株系检测
1、ZmNAC21基因过表达载体的构建与遗传转化
本实施例经BamH I进行单酶切植物表达载体pCUB-eGFP-3×FLAG质粒(该载体自身带有筛选标记基因Bar，可用于后期的快速检测)。根据ZmNAC21基因编码区序列(SEQ IDNO.2)，设计同源重组引物如SEQ ID NO.7和SEQ ID NO.8所示，将基因ZmNAC21基因编码区(SEQ ID NO.2)插入到pCUB-eGFP-3×FLAG载体上的启动子和终止子之间，形成重组质粒pCUB-ZmNAC21-eGFP-3×FLAG。
采用热激法将过表达载体质粒pCUB-ZmNAC21-eGFP-3×FLAG转化农杆菌EHA105感受态细胞，挑取重组农杆菌单菌落扩繁，提取质粒DNA进行PCR鉴定。
以大肠杆菌阳性质粒作为阳性对照。鉴定结果表明(图4)：重组质粒经BamH I单酶切得到约13kb的线性载体和0.9kb的插入片段(A)，经PCR检测得到约0.9kb的条带(B)，条带大小符合。测序结果显示重组质粒序列正确无移码突变，表明pCUB-ZmNAC21-eGFP-3×FLAG载体构建成功可用于下一步试验。
2、ZmNAC21过表达转基因T2代株系检测
通过农杆菌转化法制备得到ZmNAC21过表达转基因T2代株系，以CTAB法提取获得的玉米转基因植株两叶期叶片总DNA。根据启动子加目的基因加终止子序列设计特异引物如SEQ ID NO.9和SEQ ID NO.10所示，以野生型玉米两叶期叶片DNA为阴性对照，质粒DNA为阳性对照，进行PCR检测。对不同玉米T2代转基因单株幼苗叶片进行取样，提取总RNA为模板进行反转录，玉米Actin为内参基因，分析ZmNAC21OE的结果。选用北京奥创金标公司生产的Bar检测试纸条进行检测：取0.1g新鲜的叶片组织充分研磨，放入2ml离心管中，加入1mLSEB2缓冲液(试纸条自带)，混匀后加入试纸条进行检测。结果如图5所示：8个过表达载体转化株系均有测试线，说明8个过表达ZmNAC21转基因后代能够稳定翻译出Bar蛋白。
3、ZmNAC21基因编辑载体的构建与遗传转化
分析ZmNAC21基因外显子序列，经玉米全基因BLAST以及利用CRISPR-P2.0在线工具(http://crispr.hzau.edu.cn/cgi-bin/CRISPR2/SCORE)预测得分最高的sgRNA为识别序列。
利用CRISPR-Cas9基因编辑技术，将预测的3个靶标序列(SEQ ID NO.4-6)插入pOs-cas9载体上构建基因编辑载体pOs-cas9-ZmNAC21。转化通过农杆菌介导法将所构建的表达载体转入玉米自交系B104中。
4、ZmNAC21基因编辑转基因T3代株系检测
通过农杆菌转化法制备得到ZmNAC21基因编辑转基因T3代株系，以CTAB法提取获得的玉米转基因植株两叶期叶片总DNA。根据目的基因序列设计特异引物如SEQ ID NO.11和SEQ ID NO.12所示，以野生型玉米B104两叶期叶片DNA为对照，进行PCR检测。结果如图6所示，对12个T3代阳性株系，DNA水平检测出现部分稳定缺失，包括82bp，57bp，55bp，54bp，53bp等缺失，部分未突变。提取12个基因编辑株系叶片的RNA，反转成cDNA，使用引物扩增出12个T3代基因编辑株系包括完整的CDS区、3’UTR、5’UTR在内的序列，电泳检测图如图7所示。ZmNAC21BJ-1在靶点1和靶点2之间缺失82bp碱基，ZmNAC21BJ-2在靶点1和靶点2之间缺失82bp碱基，ZmNAC21BJ-5在靶点2和靶点3之间缺失57bp碱基，ZmNAC21BJ-7在靶点2和靶点3之间缺失55bp碱基，ZmNAC21BJ-8在靶点2和靶点3之间缺失54bp碱基，ZmNAC21BJ-9在靶点1缺失单碱基，ZmNAC21BJ-11在靶点2和靶点3之间缺失53bp，ZmNAC21BJ-12在靶点2和靶点3之间缺失55bp。综上所述ZmNAC21BJ-3，ZmNAC21BJ-4，ZmNAC21BJ-6，ZmNAC21BJ-10无变化；ZmNAC21BJ-3，ZmNAC21BJ-5无提前终止，其余材料均发生移码突变造成提前终止。
实施例3ZmNAC21抗玉米丝黑穗病功能鉴定
1、转基因株系对玉米丝黑穗病的抗性鉴定
以过表达3个独立转基因事件的株系、编辑表达3个独立转基因事件的株系和受体对照B104为材料进行室内人工接种，每个株系50株，3次重复，采用混合交配型丝轴黑粉菌菌液，进行室内人工接种。当种苗胚芽鞘长约1～2cm时，从沙土中取出种苗，选择长势一致的材料用混合交配型菌液针刺中胚轴下部；转基因受体材料处理相同，但针刺灭菌的蒸馏水。接种后2d，6d和8d分别取中胚轴部位，进行严格清洗拍照。
结果如图8所示(正常部分呈亮色，病变坏死呈深色)，针刺中胚轴法接种后2d，水处理对照组的中胚轴可以正常生长(A，G，M)，而接种后的ZmNAC21过表达转基因株系、野生型高感丝黑穗病玉米自交系B104和ZmNAC21编辑转基因株系的中胚轴出现小范围的限制性病变(D，J，P)；在接种第6d，B104中胚轴开始褐变(K)，ZmNAC21编辑转基因株系出现大幅度病变，中胚轴一半以上呈黄褐色坏死状(Q)，而ZmNAC21过表达转基因株系中胚轴具有很少的病变(E)；在接种第8d，B104中胚轴表现出严重损伤，局部坏死褐变(L)，ZmNAC21编辑转基因株系出现了不可逆转的坏死性病变(R)，细胞逐渐凋亡失水，中胚轴呈现半干枯状，颜色变深，而ZmNAC21过表达转基因株系中胚轴仅有局部病变(F)。上述结果初步说明，与受体对照相比，ZmNAC21过表达转基因株系丝黑穗病抗性提高；而ZmNAC21编辑表达转基因株系则表现为抗病性降低。
结果如图9所示(正常部分呈亮色，病变坏死呈深色)，浸泡胚根法接种后2d，水处理对照组的中胚轴可以正常生长(A，G，M)；接种后的野生型高感丝黑穗病玉米自交系B104中胚轴显示很小的病变(J)，而接种后的ZmNAC21过表达转基因株系的中胚轴无明显变化(D)；在接种第6d，B104中胚轴开始褐变(K)，ZmNAC21编辑转基因株系出现大幅度病变，中胚轴一半以上呈黄褐色坏死状(Q)，而ZmNAC21过表达转基因株系中胚轴具有很少的病变(E)；在接种第8d，B104中胚轴表现出严重损伤，严重褐变坏死(L)，ZmNAC21编辑转基因株系出现了不可逆转的坏死性病变(R)，细胞逐渐凋亡失水，中胚轴呈现半干枯状，颜色加深，而ZmNAC21过表达转基因株系中胚轴几乎病变很少(F)。上述结果初步说明，与受体对照相比，ZmNAC21过表达转基因株系丝黑穗病抗性提高；而ZmNAC21编辑表达转基因株系则表现为抗病性降低。
选择稳定遗传且验证为转基因株系进行田间全生育期玉米丝黑穗病抗性功能鉴定。受体对照为野生型高感丝黑穗病玉米自交系B104、高感丝黑穗病玉米自交系黄早四、高抗丝黑穗病玉米自交系Mo17和12个转基因阳性事件，对其进行全生育期的发病率调查。田间调查结果如图10所示，结果表明，4个ZmNAC21过表达的T2代转基因株系的丝黑穗病发病率极显著低于受体对照B104，发病率平均值为8.3％(P<0.01)，8个ZmNAC21编辑的T3代转基因株系的丝黑穗病发病率极显著高于受体对照B104，发病率平均值为42.4％。与受体对照B104相比，过表达株系可有效降低丝黑穗病发病率，降低了约20.21％；编辑株系丝黑穗病发病率升高了约14.13％。初步证明ZmNAC21过表达能够显著提高对玉米丝黑穗病的抗性，且明确ZmNAC21OE-4为最优过表达株系，ZmNAC21BJ-5为最优编辑株系。
实施例4ZmNAC21转基因株系诱导表达模式分析
(1)接种方法
针刺中胚轴法(NIM)：当种苗胚芽鞘长约1～2cm时，从沙土中取出种苗，选择长势一致的材料用混合交配型菌液针刺中胚轴下部，然后重新置于发芽盒中继续培养，转基因受体材料处理相同，但针刺灭菌的蒸馏水。
浸泡胚根法(SIR)：当种苗胚芽鞘长约1～2cm时，从沙土中取出种苗，选择长势一致的材料用混合交配型菌液浸泡胚根30min，然后重新置于发芽盒中继续培养。转基因受体材料处理相同，但用灭菌的蒸馏水泡根。
(2)转基因株系中ZmNAC21诱导表达模式分析
以过表达3个独立转基因事件的株系、编辑表达3个独立转基因事件的株系和受体对照B104为材料，分别采用针刺中胚轴(NIM)和浸泡胚根法(SIR)进行玉米丝黑穗病人工接种，每个转基因事件取3株进行混合取样，3次重复，取接种处理后0h、6h、12h、1d、3d、6d和8d的中胚轴部位样品。
针刺法接种丝轴黑粉菌后不同转基因株系中胚轴ZmNAC21基因表达量如图11所示，随着胁迫时间的延长，中胚轴中ZmNAC21的表达量均逐渐升高后降低，所有株系在胁迫处理1d时达到峰值，3个过表达株系中ZmNAC21的表达量分别为5.04，5.37和4.77，平均值为5.06，与受体对照相比极显著上调(P<0.01)；3个编辑株系中ZmNAC21表达量在各个时期与受体对照相比均极显著下调(P＜0.01)，在1d表达量最高，为0.87，0.82和0.81，平均值为0.83。用针刺法接种丝轴黑粉菌后，过表达株系和受体对照相比，在1d极显著提高(P<0.01)，1d是ZmNAC21表达高峰，后逐渐下降；编辑材料在各个时间点均极显著低于受体对照(P<0.01)；
浸泡胚根法接种丝轴黑粉菌后不同转基因株系中胚轴ZmNAC21表达量如图12所示，随着胁迫时间的延长，中胚轴中ZmNAC21的表达量均逐渐升高，在转基因株系胁迫处理12小时后，表达量均极显著提高(P<0.01)，3个过表达株系相对表达量分别为1.73，1.86，1.84，平均值为1.81；3个编辑株系相对表达量分别为0.26，0.26，0.3，平均值为0.27。全部株系在6天表达量到达峰值，均极显著提高，3个过表达株系相对表达量分别为3.9，3.25，3.85平均值为3.66；3个编辑株系相对表达量分别为0.5，0.73，0.29，平均值为0.5。用泡根法接种丝轴黑粉菌后，过表达株系和受体对照相比，在12h，6d，7d，8d均显著或极显著提高(P<0.05或P<0.01)，6d是ZmNAC21表达高峰，后逐渐下降；编辑材料在各个时间点均极显著低于受体对照(P<0.01)。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (6)
1.ZmNAC21蛋白或其编码基因、或含有ZmNAC21蛋白或其编码基因的生物材料在调控玉米丝黑穗病抗性中的应用；所述ZmNAC21蛋白的氨基酸序列如SEQ ID NO.3所示。
2.ZmNAC21蛋白或其编码基因、或含有ZmNAC21蛋白或其编码基因的生物材料在培育抗玉米丝黑穗病玉米新品种或选育玉米丝黑穗病抗性玉米中的应用；所述ZmNAC21蛋白的氨基酸序列如SEQ ID NO.3所示。
3.ZmNAC21蛋白或其编码基因、或含有ZmNAC21蛋白或其编码基因的生物材料在抗玉米丝黑穗病种质资源改良中的应用；所述ZmNAC21蛋白的氨基酸序列如SEQ ID NO.3所示。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的应用，其特征在于，所述ZmNAC21蛋白编码基因的编码区核苷酸序列如SEQ ID NO.2所示。
5.根据权利要求1～3中任一项所述的应用，其特征在于，所述ZmNAC21蛋白编码基因的全长核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示。
6.一种改变玉米抗玉米丝黑穗病性能的方法，其特征在于，包括：通过转基因或基因编辑的方式调控玉米ZmNAC21基因的表达，所述转基因的方式包括：利用质粒、植物病毒载体、直接DNA转化、显微注射、基因枪、电导或农杆菌介导的方法将包含所述ZmNAC21基因的重组表达载体导入玉米，获得ZmNAC21基因过表达的转基因玉米株系；所述基因编辑的方式包括：利用DNA同源重组技术或CRISPR/Cas技术对ZmNAC21基因进行编辑，获得ZmNAC21基因编辑玉米株系，所述ZmNAC21基因如SEQ ID NO.2所示。
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