[发明专利]一个与具有57H前体聚增的水稻低谷蛋白性状连锁的分子标记

说明书

 一、技术领域

    本发明公开了一个与具有57H前体聚增的水稻低谷蛋白性状连锁的分子标记，根据具有57H前体聚增的低谷蛋白水稻地方品种冷水糯的glup3基因的突变位点，设计了用于特异检测具有57H前体聚增的低谷蛋白性状的CAPS标记（DG-2），可以直接区分杂合和纯合基因型。在glup3育种和资源创新过程中，可以直接利用DG-2选择自己所需的基因型，减少种育种盲目性和田间工作量，属于生物技术领域。

二、背景技术

近年来，随着人们生活水平的提高、饮食结构的改变，出现了肾脏病患者和糖尿病肾病患者不断增加的倾向。据最新统计，全球有超过5亿人患肾病，在中国，慢性肾病的患病率约为10％，大约有1.2亿人。上述人群由于肾功能出现障碍，必需进行适当的蛋白摄入限制，不能食用可吸收蛋白含量高的稻米，患者只能进食代用品或改变饮食结构以降低吸收蛋白的摄入量(Mochizukiet al.,2000)。因此，培育适应蛋白摄入被限制的肾脏病人需要的谷蛋白含量低的水稻品种已成为一个新的水稻育种目标。

水稻是我国第一大粮食作物。作为水稻种子主要贮藏蛋白的谷蛋白（约占胚乳总蛋白的60％ ～80％）是大米中能为人体消化吸收的主要蛋白成分。水稻谷蛋白以蛋白体的形式贮存于胚乳中（Muntz K,1998）。谷蛋白的合成首先合成分子量约为57KD的前体，经过穿膜、剪切和酶解等一系列目前还不甚清楚的复杂过程最终形成成熟谷蛋白，包括37～39KD的酸性亚基(具酸性等电点)和22～23KD的碱性亚基(具碱性等电点) (牛洪斌等，2007；Qu L Q  et al.)。低谷蛋白水稻包括两种类型，一类是以水稻品种LGC-1为代表的无57KD前体聚增类型，另外一类是具有57KD前体聚增（57H）伴有成熟亚基减少的类型（Kusaba et al.,2003; Fukuoka et al., 1996; Kumamaru et al.,1988; Satoh et al.,1994; Satoh et al.,1995; 江绍玫等，2003）。水稻谷蛋白基因属于多基因家族，到目前为止，至少已克隆到10个谷蛋白基因。根据这些基因序列的相似性可将其分为GluA 和GluB 两个亚家族，亚族内基因间碱基相似性达到80％ 以上，亚族间同源性在60％左右。

    日本在第一类水稻低谷蛋白的理论及应用方面的研究处于世界领先。日本科学家通过化学诱变结合全蛋白SDS-PAGE电泳筛选,获得了低谷蛋白突变体材料NM67 。它与原始亲本“日本优”回交,获得改良农艺性状的LGC-1，并对该品种低谷蛋白性状的突变机理进行研究，明确该性状是由于功能基因GluB4和GluB5之间缺失一段染色体片段。LGC-1作为肾脏病、糖尿病人专用的水稻品种于1994 年起试种,次年应用于临床,效果显著。该品种受到日本各大医院以及肾脏病和糖尿病患者的普遍欢迎, 并获日本育种学会奖。利用NM67 还育成了Saikai 231 (西海231) 等低谷蛋白品种。万建民等用LGC-1与日本主栽水稻品种越光杂交、回交，在国内首次也是唯一成功育成了含有低谷蛋白基因的水稻新品种W3660。

    对于第二类水稻低谷蛋白的研究还处于理论研究及资源的筛选和创造方面。Kumamaru等从MNU诱导的突变株系材料中,筛选到了6 个57H 突变体，其中有3 个57H 突变体分别受互不等位的单基因位点esp2 、glupl 和glup2 的控制。除了诱变材料之外,在天然材料中同样发现了不少57H 突变体。Satoh等从来自俄罗斯、中国北部和朝鲜的1400个材料中发现了19 个57H天然突变株系, 经SDS-PAGE 电泳显示,其57kDa 条带量增加而成熟亚基量减少。江绍玫等从来自中国云南、贵州等16 个地区的160余份资源中筛选得到57H突变体材料W379。理论研究方面，至少有8个控制57H表型的基因被报道，包括：esp2，glup1(esp5)，glup2(esp6)，glup3(esp7)，glup4(esp8)，glup5，glup6和glup7。其中glup3的主要功能是裂解谷蛋白的前聚体为两类成熟亚基(Kumamaru et al.,2007; Wang et al.,2009)。

 

三、发明内容

技术问题