[发明专利]一种基于Zmend1a基因调节玉米籽粒淀粉含量的方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是基因工程的技术领域，尤其涉及的是一种基于Zmend1a基因调节玉米籽粒淀粉含量的方法。

背景技术

淀粉是植物种子的主要组成部分，作为光合作用的最终产物，是取之不尽用之不竭的天然材料。淀粉不仅可以作为粮食、饲料，而且是重要的工业原材料，广泛用于食品、化工、能源、机械、建筑、制药等行业。我国是玉米生产和消费大国，而且玉米淀粉是各种植物淀粉中化学成分最佳的淀粉，有纯度高(达99.5％)、提取率高(达93％一96％)、营养成分丰富、经济效益佳等特点，玉米淀粉产量占我国淀粉产量的85％以上。

淀粉根据结构不同分为直链淀粉和支链淀粉，直链淀粉生产的可再生、可降解膜应用于农用薄膜加工业和包装工业，可以减少工业废气及减弱温室效应气体的释放，高直链淀粉还是生产光解塑料的最佳原料，用于一次性餐具，是解决日益严重的“白色污染”的有效途径；支链淀粉具有更好的薪性，可增加膨化食品的体积，作为食品添加剂具有不同于直链淀粉的效果，在黏合剂领域具有较多应用。淀粉中直链淀粉和支链淀粉的比例以及支链淀粉的分支链结构决定着玉米品质，同时直链淀粉和直链淀粉之间的比例还决定着淀粉的用途，高直链和低支链的淀粉可以用于食品、医药、环保、纺织等领域，而低直链和高支链的淀粉可用在食品添加剂行业。普通玉米中直链淀粉的含量一般约为25％，支链淀粉约为75％，如何调节和改善直链和支链淀粉含量的平衡度，需要深入开展对淀粉生物代谢途径的研究，不仅对完善淀粉代谢途径有重要的理论意义，而且对作物品质的遗传改良，培育具有独特品质或新型淀粉品质的材料具有重要的理论和实践意义。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种基于Zmend1a基因调节玉米籽粒淀粉含量的方法，以提供一种能够提高或降低玉米籽粒直链淀粉含量及直链淀粉/总淀粉比例的方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明提供了一种基于Zmend1a基因调节玉米籽粒淀粉含量的方法，包括：

I)构建Zmend1a基因过量表达载体，将过量表达载体导入目的玉米，得到Zmend1a基因过量表达植株；或者：

II)将目的玉米中的Zmend1a基因敲除，获得Zmend1a基因缺失植株；

所述Zmend1a基因过量表达植株的籽粒直链淀粉含量和直链淀粉/总淀粉比例低于目的玉米，所述Zmend1a基因缺失植株的籽粒直链淀粉含量和直链淀粉/总淀粉比例高于目的玉米；所述Zmend1a基因为下述i)或ii)的DNA分子：

i)核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示的DNA分子；

ii)核苷酸序列与SEQ ID NO.1至少具有98％同一性且编码如SEQ ID NO.2所示的氨基酸序列的DNA分子。

进一步地，所述Zmend1a基因的获得方法为：提取玉米籽粒胚乳RNA并反转录成cDNA，以cDNA为模板，以End1a-F、End1a-R为引物进行PCR克隆；其中，End1a-F、End1a-R引物序列为：

End1a-F：5′-ATGGACGAGGACCGGAGCGCC-3′

End1a-R：5′-TCGATGGTTCCACTGCTTTTGCTGAGC-3′

进一步地，所述Zmend1a基因过量表达载体为多克隆位点区域依次连接有35S启动子、Zmend1a基因和终止子的pZZ00005植物表达载体。

进一步地，所述将目的玉米中的Zmend1a基因敲除方法包括：物理诱变法、化学诱变法、基因工程法，其中，基因工程法包括RNAi技术。

进一步地，采用RNAi技术将目的玉米中的Zmend1a基因敲除，包括以下步骤：

a)根据Zmend1a基因序列确定Zmend1a基因的特异性RNAi干涉序列，所述RNAi干涉序列为部分Zmend1a基因序列；

b)根据Zmend1a基因序列设计引物，PCR扩增Zmend1a基因的RNAi干涉序列；

c)构建RNAi干涉表达载体，包括依次连接的胚乳特异性启动子、正反向Zmend1a基因RNAi干涉序列和终止子；所述正反向Zmend1a基因RNAi干涉序列为正向-反向连接的Zmend1a基因RNAi干涉序列或反向-正向连接的Zmend1a基因RNAi干涉序列；

d)将RNAi干涉表达载体导入目的玉米的基因组中，筛选获得Zmend1a基因缺失植株。

进一步地，所述RNAi干涉序列如SEQ ID NO.3所示。