[发明专利]一种利用OsDCL3b提高稻米中蛋白质和氨基酸含量的方法

说明书

一种利用OsDCL3b提高稻米中蛋白质和氨基酸含量的方法，该方法通过RNA干扰技术抑制水稻中OsDCL3b基因的表达，首次发现可以显著提高稻米中蛋白质、总氨基酸含量以及赖氨酸等必需氨基酸的含量，本发明可使稻米中蛋白质含量提高13.9％；总氨基酸含量提高8.6％，稻米蛋白质中第一限制性氨基酸‑赖氨酸含量提高11.9％，另外7种人体的必需氨基酸含量也有明显提高，为培育高蛋白的功能营养水稻提供一种新的分子改良途径。

技术领域

本发明属于植物基因工程技术领域，涉及通过抑制水稻中OsDCL3b基因的表达以提高稻米中蛋白质和氨基酸的含量。

技术背景

水稻是世界三大粮食作物之一，全世界约有30亿人主要以稻米为食，是人类21％的能量和15％的蛋白质来源。随着世界人口的快速增长和生活质量的提升，提高稻米的产量和品质，成为人们关注的重要问题。其中，利用基因工程手段进行水稻高产和优质育种将是提高稻米产量和品质的重要手段。

蛋白质是稻米中除淀粉之外的第二大类贮藏物质，为人类提供了15％的蛋白质来源。稻米蛋白质无论是溶解性、生物价(指摄取100g蛋白质后人体所能得到的体内蛋白质的量)，还是易于消化吸收方面都高于其他禾谷类作物蛋白，是一种优质植物蛋白质。但是稻米中蛋白质含量较低，是所有禾谷类作物中蛋白质含量最低的一种作物。平均蛋白质含量为9.5％，另外氨基酸是组成蛋白质的基本单元，稻米中氨基酸组成和含量决定了蛋白质的应用价值。相比其他禾本科谷物，稻米中的蛋白质的氨基酸平衡相对较好，其中赖氨酸含量相对较高，被认为是稻米蛋白质中第一限制必需氨基酸，其次为苏氨酸、蛋氨酸、色氨酸，这四种氨基酸含量高低决定稻米蛋白质品质的优劣，因此，提高稻米的蛋白质和必须氨基酸含量是水稻育种十分关注的重要课题。

稻米蛋白质属于数量性状，受到三倍体胚乳核基因、细胞质基因和二倍体母体核基因的调控，遗传过程较为复杂，目前已有许多研究通过经典遗传学方法来探讨影响稻米蛋白质含量的遗传因素，并在提高稻米蛋白质和氨基酸含量做了很多探索和尝试，如利用高蛋白含量的水稻品种通过传统杂交育种来培育高蛋白质含量的水稻品种，或利用基因工程方法将玉米或高梁的总DNA或大豆中编码蛋白基因导入水稻提高稻米蛋白质含量，通过上述方法能够提高稻米中总蛋白的含量，但有时稻米中限制性氨基酸(如赖氨酸等)提高并不明显。

植物中小ncRNA是一类大小为20-30nt的非编码RNA，主要有siRNA和miRNA。通过诱导靶基因的沉默，从而对基因的表达起调控作用，进而参与植物的生长发育和逆境适应等生物过程，而各种小ncRNA形成需要Dicer蛋白的参与，植物中的Dicer称为Dicer-like(DCL)，是植物中一类重要的核糖核酸酶Ⅲ，直接的生物学功能是加工双链RNA(dsRNA)，产生各种不同siRNA和miRNA等小分子非编码RNA，调控其他相关蛋白基因的表达，进而间接影响真核生物的生长发育，抗病抗虫性和逆境适应性等，水稻中已报道有OsDCL1a，OsDCL2a，OsDCL3a，OsDCL3b，OsDCL4发现都参与小RNA的生成，从而影响水稻生长发育、抗病和抗逆等性状，已有研究表明OsDCL3b表达受到抑制可以降低水稻株高，可以应用于培育矮杆水稻[储成才,等.OsDCL3b在培育矮杆水稻中的应用[P].中国专利,102559653A,2012.]。但是通过抑制水稻中OsDCL3b基因表达提高稻米中蛋白质和氨基酸含量目前尚未见报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用OsDCL3b提高稻米中蛋白质和氨基酸含量的方法，利用水稻中OsDCL3b基因来提高稻米蛋白质含量和氨基酸含量。该方法通过抑制水稻中OsDCL3b基因的表达，首次发现可以显著提高稻米中蛋白质、总氨基酸含量以及赖氨酸等必需氨基酸的含量，为培育高蛋白的功能营养水稻提供一种新的分子改良途径。

本发明通过以下技术方案实现的。

本发明所述的一种利用RNA干扰技术抑制OsDCL3b表达以提高稻米中蛋白质和氨基酸含量的方法，包括以下步骤：