1.本发明属于生物技术、作物遗传育种领域，涉及降低株高的核酸及其应用，尤其涉及降低玉米株高的核酸及其应用。
背景技术：
：：2.美国作为全球第一大玉米生产国，近20多年玉米产量的提升得益于单产的提升，虽然中国玉米单产水平逐年提高，但中国玉米总产量的提升更多的来自于种植面积的增加。目前中国玉米单产水平稍高于世界平均水平，但仅为美国玉米单产的55％左右。我国玉米的种植密度偏低，是造成单产水平低的一个主要原因。美国玉米种植密度可达5000‑5500株/亩，而我国玉米种植密度仅为3500‑4500株/亩。3.在高密度条件下，玉米会产生避阴反应，表现为株高穗位高升高、茎秆变细、茎叶夹角缩小、叶片细长、雌雄发育异常、雌雄间隔期增加等性状的改变，最终表现为抗倒性降低、光合效率降低、结籽率降低、单株产量降低。4.株型紧凑、株高低的品种一般表现出具有较强的耐密性。降低株高往往会使茎秆粗壮、尤其穗位降低更有利于增加植株的抗倒伏能力，另外适当的降低株高和穗位高还可以提高玉米的收获指数。因此在保持产量的前提下的矮化育种是当前玉米育种的一个重要方向。5.虽然有关植物株高的研究工作很多，生长素、赤霉素、油菜素内酯、细胞分裂素等植物激素都可以调控株高，但玉米中能用于株高矮化改良的种质资源却是有限的。利用有限的矮化种质资源通过传统育种方法进行株高改良，将会使原本就不丰富的玉米育种种质资源变得更加狭窄，阻碍育成更多优秀玉米品种。6.通过基因编辑技术在玉米自交系中通过单基因敲除、改变基因氨基酸序列以及改变基因表达量等创造了多种类型的矮化突变体，可以实现了不同程度的株高降低。而且有些突变形式表现出穗位高降低幅度大于株高降低幅度，这种主要降低果穗以下节间长度的突变更有利于抗倒伏耐密植玉米育种。技术实现要素：7.本发明目的是提供一种可降低玉米株高和穗位高的核酸以及其应用。8.一方面，本发明提供了一种突变的3’utr序列，所述突变的3’utr序列相对于亲本3’utr具有碱基缺失，所述亲本3’utr为来源于玉米br2基因的3’utr，其特征在于，所述突变的3’utr序列选自以下一种或任意几种：9.a、相对于亲本3’utr，在对应于seqidno.1所示的序列的第28‑62位和/或第165‑178位碱基处，具有至少1个碱基缺失；10.b、与a互补的序列。11.所述突变的3’utr序列导致玉米的株高和/或穗位高降低。12.在优选的实施方式中，所述a中：在对应于seqidno.1所示的序列的第37‑40位碱基具有连续的至少1个(例如，2个、3个或4个)碱基缺失，同时，在对应于seqidno.1所示的序列的第167‑168位碱基具有1或2个碱基缺失。13.更优选的，所述突变的3’utr序列选自以下一种或任意几种：14.i、相对于亲本3’utr，缺失对应于seqidno.1所示的序列的第39‑40位和第167‑168位碱基(177aa107)；15.ii、相对于亲本3’utr，缺失对应于seqidno.1所示的序列的第37位和第168位碱基(177aa116)；16.iii、相对于亲本3’utr，缺失对应于seqidno.1所示的序列的第28‑53位和第168‑174位碱基(177aa135)；17.iv、相对于亲本3’utr，缺失对应于seqidno.1所示的序列的第32‑62位和第165‑178位碱基(177aa60)；18.v、相对于亲本3’utr，缺失对应于seqidno.1所示的序列的第37位和第167‑168位碱基(177ac30)；19.vi、相对于亲本3’utr，缺失对应于seqidno.1所示的序列的第168位碱基(177aa32)；20.vii、与以上i‑vi任意一种互补的序列。21.在一个实施方式中，所述亲本3’utr为来源于玉米br2基因的3’utr。在一个实施方式中，所述玉米包括玉米自交系b73、郑58(z58)、ph4cv、ph6wc、昌7‑2等中的一种或任意几种。22.在一个实施方式中，所述亲本3’utr为来源于玉米br2基因的3’utr，并且，与seqidno.1‑3任一所示的序列具有至少90％、至少91％、至少92％、至少93％、至少94％、至少95％、至少96％、至少97％、至少98％、至少99％的序列同一性。23.在一个具体的实施方式中：24.上述i中，所述亲本3’utr序列如seqidno.2所示，所述突变的3’utr序列相对于seqidno.2，缺失第40‑41位碱基和第168‑169位碱基。25.上述ii中，所述亲本3’utr序列如seqidno.2所示，所述突变的3’utr序列相对于seqidno.2，缺失第38位碱基和第169位碱基。26.上述iii中，所述亲本3’utr序列如seqidno.2所示，所述突变的3’utr序列相对于seqidno.2，缺失第29‑54位碱基和第169‑175位碱基。27.上述iv中，所述亲本3’utr序列如seqidno.2所示，所述突变的3’utr序列相对于seqidno.2，缺失第33‑63位碱基和第166‑179位碱基。28.上述v中，所述亲本3’utr序列如seqidno.3所示，所述突变的3’utr序列相对于seqidno.3，缺失第29位碱基和第161‑162位碱基。29.上述vi中，所述亲本3’utr序列如seqidno.2所示，所述突变的3’utr序列相对于seqidno.2，缺失第169位碱基。30.另一方面，本发明还提供了一种载体，所述载体包含本发明的突变的3’utr序列。31.在一个实施方式中，所述的载体包括表达载体、穿梭载体、整合载体。32.载体可以是质粒、病毒、粘粒、噬菌体等类型，它们是本领域技术人员所熟知的。33.优选地，本发明中的表达载体是质粒。34.另一方面，本发明了提供一种宿主细胞，所述的宿主细胞含有所述的突变的3’utr序列或所述的载体。35.在一个实施方式中，所述的宿主细胞为真核细胞，如酵母细胞或动物细胞或植物细胞。36.在一个实施方式中，所述的宿主细胞为原核细胞，如大肠杆菌。37.另一方面，本发明提供了一种降低植物的株高和/或穗位高的方法，所述方法包括在植物细胞、植物种子、植物组织、植物部分或植物中引入上述突变的3’utr序列的步骤，所述植物为玉米。38.另一方面，本发明还提供了上述突变的3’utr序列、载体或宿主细胞在制备株高和/或穗位高降低的植物中的用途，所述植物为玉米。39.另一方面，本发明提供了一种株高和/或穗位高降低的玉米植株，所述玉米植株中含有上述突变的3’utr序列、载体或宿主细胞。40.所述降低植物的株高和/或穗位高，或者株高和/或穗位高降低，是指，含有上述突变的3’utr序列、载体或宿主细胞的玉米植株的株高和/或穗位高要低于含有亲本3’utr的玉米植株的株高和/或穗位高。41.所述株高是指从地面至玉米最高处的高度。42.所述穗位高是指从地面至玉米最高果穗的穗柄在茎节上的着生位置的高度。43.在一个实施方式中，本发明所述的引入突变的3’utr序列，包括将所述突变的3’utr序列在植物细胞、植物种子、植物组织、植物部分或植物中进行表达的步骤，例如，通过表达载体对所述突变的3’utr序列进行表达，或者将所述突变的3’utr序列整合到植物基因组上进行表达。44.在另一个实施方式中，本发明所述引入突变的3’utr序列包括将植物的内源性的3’utr序列(或者称之为，亲本3’utr序列)进行突变从而引入所述突变的3’utr序列的步骤。在一个实施方式中，可以通过基因编辑的方式在植物中引入所述突变的3’utr序列。45.在另一优选例中，所述的基因编辑工具包括crispr、talen和zfn。进一步的，还包括分离所述的基因编辑工具的步骤。46.在一个实施方式中，所述基因编辑采用crispr/cas9进行基因编辑。47.另一方面，本发明提供了上述突变的3’utr序列、载体或宿主细胞在制备降低玉米株高和/或穗位高的试剂或试剂盒中的用途。48.除非另有定义，否则本文所用的技术和科学术语具有与所属领域的普通技术人员之一通常理解的相同的含义。49.术语“载体”是包含允许载体整合入宿主细胞基因组或在细胞内不依赖于基因组而自主复制的元件。该载体可能包含保证自我复制的任何元件。其通常携带不是细胞中心代谢的一部分的基因，并且通常是双链dna的形式。载体的选择通常取决于载体与该载体待引入之宿主细胞的相容性。如果使用载体，则载体的选择取决于本领域技术人员众所周知的用于转化宿主细胞的方法。例如，可以使用质粒载体。50.术语“3’utr”是指玉米中br2基因(brachytic2)的3’非翻译区或3’非编码区，术语“亲本3’utr”指的是所述突变的3’utr序列所来源的序列，在优选的实施方式中，所述亲本3’utr是可以在自然界中被发现存在与玉米中的br2基因的3’utr核酸分子，其核苷酸可以通过基因工程技术来获得，如基因组测序、聚合酶链式反应(pcr)等。51.如本文中所使用的，术语“同一性”用于指两个多肽之间或两个核酸之间序列的匹配情况。当两个进行比较的序列中的某个位置都被相同的碱基或氨基酸单体亚单元占据时(例如，两个dna分子的每一个中的某个位置都被腺嘌呤占据，或两个多肽的每一个中的某个位置都被赖氨酸占据)，那么各分子在该位置上是同一的。两个序列之间的“百分数同一性”是由这两个序列共有的匹配位置数目除以进行比较的位置数目×100的函数。例如，如果两个序列的10个位置中有6个匹配，那么这两个序列具有60％的同一性。例如，dna序列ctgact和caggtt共有50％的同一性(总共6个位置中有3个位置匹配)。通常，在将两个序列比对以产生最大同一性时进行比较。这样的比对可通过使用，例如，可通过计算机程序例如align程序(dnastar,inc.)方便地进行的needleman等人(1970)j.mol.biol.48：443‑453的方法来实现。还可使用已整合入align程序(版本2.0)的e.meyers和w.miller(comput.applbiosci.，4:11‑17(1988))的算法，使用pam120权重残基表(weightresiduetable)、12的缺口长度罚分和4的缺口罚分来测定两个氨基酸序列之间的百分数同一性。此外，可使用已整合入gcg软件包(可在www.gcg.com上获得)的gap程序中的needleman和wunsch(jmoibiol.48:444‑453(1970))算法，使用blossum62矩阵或pam250矩阵以及16、14、12、10、8、6或4的缺口权重(gapweight)和1、2、3、4、5或6的长度权重来测定两个氨基酸序列之间的百分数同一性。52.可以通过包括但不限于以下的已知方法计算“同源性”或“同一性”：computationalmolecularbiology[计算分子生物学](lesk,a.m.编辑)oxforduniversitypress[牛津大学出版社],纽约(1988)；biocomputing:informaticsandgenomeprojects[生物运算：信息学和基因组项目](smith,d.w.编辑)academicpress[学术出版社],纽约(1993)；computeranalysisofsequencedata,parti[序列数据的计算机分析，第i部分](griffin,a.m.和griffin,h.g.编辑)humanapress[胡马纳出版社],新泽西州(1994)；sequenceanalysisinmolecularbiology[分子生物学中的序列分析](vonheinje,g.编辑)academicpress[学术出版社](1987)；以及sequenceanalysisprimer[序列分析引物](gribskov,m.和devereux,j.编辑)stocktonpress[斯托克顿出版社],纽约(1991)。[0053]本发明所述3’utr内的特定核苷酸(碱基)位置(编号)是利用标准序列比对工具通过将目标核苷酸进行比对而确定的，譬如用smith‑waterman运算法则或用clustalw2运算法则比对两个序列，其中当比对得分最高时认为所述序列是对准的。比对得分可依照wilbur,w.j.andlipman,d.j.(1983)rapidsimilaritysearchesofnucleicacidandproteindatabanks.proc.natl.acad.sci.usa,80:726‑730中所述的方法进行计算。在clustalw2(1.82)运算法则中优选使用默认参数：蛋白质缺口开放罚分＝10.0；蛋白质缺口延伸罚分＝0.2；蛋白质矩阵＝gonnet；蛋白质/dna端隙＝‑1；蛋白质/dnagapdist＝4。优选采用alignx程序(vectornti组中的一部分)，以适于多重比对的默认参数(缺口开放罚分:10og缺口延伸罚分0.05)。通过将不同玉米自交系或品种的br2基因(brachytic2)的3’非翻译区或3’非编码区(3’utr)序列与seqidno.1(已经完成全基因组测序的玉米自交系b73的br2基因的3’utr序列)进行对比来确定不同亲本3’utr的特定位置。比如，seqidno.1(b73)第168位碱基对应的是seqidno.2(z58)第169位碱基，seqidno.1(b73)第168位碱基对应的是seqidno.3(ph4cv)第162位碱基；通过本领域公知的序列比对方式，本领域技术人员可以获知不同品种的玉米的br2基因的3’utr序列与seqidno.1(b73)的碱基对应关系。[0054]术语“植物组织”或“植物部分”包括植物细胞、原生质体、植物组织培养物、植物愈伤组织、植物块以及植物胚、花粉、胚珠、种子、叶、茎、花、枝、幼苗、果实、核、穗、根、根尖、花药等。[0055]术语“植物细胞”应理解为来自或发现于植物的任何细胞，其能够形成例如：未分化组织如愈伤组织，分化组织如胚胎，植物的组成部分，植物或种子。[0056]术语“基因编辑”技术包括crispr技术、talen技术、zfn技术。crispr技术是指成簇、规律间隔的短回文重复序列(clusteredregularlyinterspacedshortpalindromicrepeats)，其来自微生物的免疫系统。其中基因编辑工具包括guiderna、cas蛋白(如cas9、cpf1、cas12b等)。talen技术中所指的基因编辑工具是可以切割特定dna序列的限制酶，其包括一个tal效应子dna结合结构域和一个dna切割结构域。zfn技术中所指的基因编辑工具也是可以切割特定dna序列的限制酶，其包括一个锌指dna结合结构域与一个dna切割结构域。本领域技术人员熟知，将编码基因编辑工具的核苷酸及其他调控元件构建于适宜的载体中，再转化细胞，可以实现对细胞内基因组的编辑，所述编辑的类型包括基因敲除、插入、碱基编辑。[0057]本发明的主要优点：[0058]1、本发明筛选出了一组突变的3’utr序列。[0059]2、含有本发明突变的3’utr序列的玉米植株相比野生型玉米植株相比，其株高和/或穗位高显著降低。附图说明[0060]图1显示了不同编辑株系的株高降低率和穗位高降低率。[0061]图2显示了177aa107编辑植株和野生型z58植株形态图。[0062]图3为本实施方式中利用的基因编辑载体示意图。[0063]图4显示了玉米自交系郑58的3’utr区域部分编辑株系的编辑方式。[0064]图5显示了玉米自交系ph4cv的3’utr区域部分编辑株系的编辑方式。[0065]图6显示了玉米自交系ph6wc的3’utr区域部分编辑株系的编辑方式。[0066]序列表[0067]具体实施方式[0068]下面结合实施例对本发明做进一步的说明，以下所述，仅是对本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做其他形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更为同等变化的等效实施例。凡是未脱离本发明方案内容，依据本发明的技术实质对以下实施例所做的任何简单修改或等同变化，均落在本发明的保护范围内。[0069]实施例1、靶点设计及载体构建[0070]通过ncbi(https://www.ncbi.nlm.nih.gov)网站获得br2基因的基因组序列及氨基酸序列，针对不同的结构域编码区及3’utr区域进行靶点的选择与设计，获得玉米自交系b73的br2基因的3’utr区域，其核酸序列如seqidno.1所示。[0071]本实施例中利用cas9和靶向br2的3’utr区域的sgrna在玉米中对br2基因的3’utr进行编辑，具体操作方法可按照本领域常规的方式进行；本实施方式中，所构建的基因编辑载体的示意图如图3所示；其中，zmu6pro为u6启动子，gly‑trna为甘氨酸trna，zmu6ter为终止子，ubipro为ubi启动子，nls为核定位信号；载体构建亦可借鉴参考文献(“high‑efficiencycrispr/cas9multiplexgeneeditingusingtheglycinetrna‑processingsystem‑basedstrategyinmaize”，weiweiqi等，《bmcbiotechnology》，2016)；本实施例中，cas9采用植物密码子优化的cas9，在其他的实施方式中，也可以采用其他方式优化的cas9。[0072]具体而言，本实施方式中，利用targetdesign(http://skl.scau.edu.cn/targetdesign/)设计sgrna,所涉及的靶向3’utr区域的grna如下：[0073]g3'utr‑1(cctcacccatcaatctctcg)；[0074]g3'utr‑2(ttgacgatctgtttgagtcg)。[0075]将g3'utr‑1和g3'utr‑2组合使用构建载体p1515，两个grna用甘氨酸trna间隔开。[0076]具体构建方法如下：[0077]1)、利用引物对g3'utr‑1f(taggtctcttgcacctcacccatcaatctctcggttttagagctagaaatagcaagt和g3'utr‑2r(taggtctctaaaattgacgatctgtttgagtcgctgcaccagccgggaatcg)扩增目的片段g3'utr‑1&2，对回收片段用bsai酶切；[0078]2)、对骨架载体p0522进行bsai酶切，回收23kb片段；[0079]3)、将g3'utr‑1&2与p0522进行连接，构建成最终载体p1515；[0080]4)、将上述连接产物分别转化大肠杆菌感受态trans‑t1，涂布于kan平板培养，挑8个菌落液体培养2h，pcr菌液检测，选择正确的单克隆2个，进行菌液送测。[0081]5)、选择测序正确的单克隆进行扩繁、保菌、提质粒，转化农杆菌eha105，挑取5个单菌落培养，pcr检测正确后保菌备用。[0082]实施例2、遗传转化[0083]2.1转化农杆菌[0084]将实施例1中的载体利用热击法转入农杆菌菌株eha105中，挑取单克隆经液体培养以及pcr鉴定后保存于‑80℃冰箱中备用。[0085]2.2菌种活化[0086]从冰箱取出菌，在yep固体培养基上划线培养。[0087]2.3准备农杆菌侵染液[0088]从新活化的菌板上刮取新鲜菌体，重悬到侵染液中。[0089]2.4取玉米幼胚[0090]取授粉后10天左右的玉米果穗，拨去苞叶和花丝，挑取幼胚，放入加有as的侵染培养基(不含农杆菌)中。[0091]2.5侵染[0092]将待转化幼胚用侵染液洗3遍，至侵染液澄清，将侵染液倒干净加入1ml菌液，温和颠倒10下，静置5～10min。取干净培养皿，放3张灭菌滤纸，侵染完毕后颠倒几下后迅速将菌液倒在滤纸上，手持培养皿，变换方向使携带幼胚的菌液在滤纸上均匀分布。[0093]2.6共培养[0094]待最上一层滤纸看不到菌液时用镊子将上层滤纸夹起，沾有幼胚的一面贴在共培养培养基上，用镊子驱赶滤纸和培养基之间的气泡后，用镊子夹住滤纸一角快速揭下，留在滤纸上的幼胚用剥胚刀转移到培养基上，幼胚盾面朝上，22℃暗培养3天。[0095]2.7恢复培养[0096]共培养3天后，将幼胚转移到恢复培养基。[0097]2.8分化[0098]转p1515载体额幼胚直接于分化培养基上分化。[0099]2.9生根[0100]将分化产生的小苗转接到生根培养基，每瓶3～4个小苗，25～28℃光照培养直至长成完整植株，生根培养7天后将有白色小根长出，可取样检测。[0101]实施例3、阳性苗的筛选[0102]对于再生苗，取少量叶片以tps法提取基因组dna。[0103]对于转化载体的植株以引物对zmcas9‑jc‑f4(atatcgtgcctcagagctttc)和zmcas9‑jc‑r4(aactcgctttccagcttaggg)，zmu6p‑f2(caagagtggagcgtaccttat)和zmubi‑r2(gctcattatctctagagagg)，35s‑f2(tcatttggagaggacacgct)和sp110(ggagaaactcgagtcaaatctcg)等3对引物分别检测，任何一对引物可以扩增到目的产物，则该再生苗即为转基因阳性苗。[0104]对于转基因阳性苗以引物对p1515‑jc‑f1(gccgcgtaggacggaatg)和p1515‑jc‑r1(ctgatgcggatgagaaacaag)分别扩增br2基因的相应片段。扩增产物经sanger法进行测序，确认编辑形式，若为测序结果显示双峰，则将pcr产物连接入t载体，选取5个克隆进行测序，确认编辑形式。[0105]利用p1515转化玉米自交系z58(郑58)的幼胚，对br2基因的3’utr区域进行编辑，z58的3’utr区域的核酸序列如seqidno.2所示；获得了编辑植株177aa32、177aa116、177aa60、177aa135和177aa107；上述不同编辑植株的3’utr编辑的形式如表1所示。[0106]表1.郑58不同编辑植株的3’utr编辑类型[0107][0108][0109]利用p1515转化ph4cv的幼胚，对自交系ph4cv的br2基因的3’utr区域进行编辑。自交系ph4cv的3’utr区域的核酸序列如seqidno.3所示；获得了编辑植株177ac30，其3’utr编辑的形式如表2所示。[0110]表2.ph4cv不同编辑植株的3’utr编辑类型[0111][0112]此外，在ph4cv自交系中还获得了编辑植株177ac21,其编辑结果造成了br2蛋白的突变。[0113]利用p1515转化ph6wc的幼胚，对自交系ph6wc的br2基因3’utr区域进行编辑，ph6wc的3’utr区域序列与自交系b73的一致(即，seqidno.1所示)；在ph6wc自交系中获得了编辑植株177ah162,该植株的3’utr的编辑形式是相对于seqidno.1，缺失了第38‑168位的碱基。[0114]图4、图5、图6示出了上述部分编辑植株编辑后的3’utr的编辑类型。[0115]上述编辑植株产生了不同的株高矮化表型及穗位高的矮化表型。对3’utr区域的编辑所造成的不同的编辑形式对于株高以及穗位高的影响也各不相同，如图1所示。177ah162没有导致株高的降低，反倒在一定程度上提升了株高和穗位高；其他的编辑株系均在一定程度上造成了株高和穗位高的降低，但表现形式也各不相同，其中，177aa32对株高和穗位高的影响较少；177ac30、177aa60、177aa135、177ac21、177aa116、177aa107对于株高和穗位高可以带来不同程度的降低，导致矮化表型；其中，177ac30与野生型相比，株高降低约10％左右；177aa60与野生型相比，株高降低约12％左右；177aa135、177ac21、177aa116和177aa107与野生型相比，株高降低20％左右。另外，177aa60、177aa135、177ac21、177aa116、177aa107的穗位高相对于野生型也有不同程度的降低。[0116]图2中示出了示例性的177aa107的植株与野生型对照图，由图中可以明显看出，与野生型z58相比，编辑植株的株高和穗位高显著降低。[0117]在本发明提及的所有文献都在本技术中引用作为参考，就如同每一篇文献被单独引用作为参考那样。此外应理解，在阅读了本发明的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本技术所附权利要求书所限定的范围。当前第1页12当前第1页12