[发明专利]低直链淀粉调控新等位基因在水稻软米育种中的应用

说明书

本发明属于植物基因工程技术领域，公开了一种水稻低直链淀粉调控新等位基因wxsupgt;ha/supgt;在水稻软米育种中的应用，所述wxsupgt;ha/supgt;定位开发的分子标记包括RM19286、IND12、RM8075、IND15、IND16、IND18、IND19和RM19357，所述wxsupgt;ha/supgt;基因编码区基因组序列为SEQ ID NO：1；所述低直链淀粉调控新等位基因wxsupgt;ha/supgt;通过影响制胚乳直链淀粉合成进而调控稻米的直链淀粉含量。本发明分离克隆低直链淀粉调控新等位基因wxsupgt;ha/supgt;，该基因通过影响制胚乳直链淀粉合成进而调控稻米的直链淀粉含量；通过常规导入wxsupgt;ha/supgt;基因创制直链淀粉含量2～5％的软米种质材料或品种，在优质软米育种实践上具有重要利用价值。

技术领域

本发明属于植物基因工程技术领域，尤其涉及一种水稻低直链淀粉调控新等位基因wx^ha在水稻软米育种中的应用。

背景技术

水稻是我国乃至全世界最重要的粮食作物之一，全球超过50％的人口以稻米作为主食。随着生活水平的不断提高，人们对稻米的追求已从量的阶段跨越到质的阶段，对其食味品质的追求日益提高，而稻米的直链淀粉含量对稻米的蒸煮食用品质起决定性作用，一般直链淀粉含量低的稻米具有更好的蒸煮食用品质。据我国优质稻谷质量指标(GB/717891-1999)，籼稻稻谷直链淀粉含量一般为15～24％，粳稻稻谷直链淀粉含量一般为15～20％，糯稻直链淀粉含量≤2％。而软米是直链淀粉含量介于2～15％的一类新型大米品种，由于其直链淀粉含量低，其米饭具有软而不烂、甜润爽口、膨化性好、富有弹性、冷后不易变硬、回生程度小等优点，具有很大的市场需求和市场价值。降低稻米直链淀粉含量是提升稻米品质的有效途径之一，但是目前生产上可用的低直链淀粉调控基因资源极其匮乏，且其调控的直链淀粉含量一般都高于10％，迫切需要发掘利用新的调控更低直链淀粉含量的基因，选育直链淀粉含量更低、食味品质更为优异的软米来满足人民日益提高的生活需要。

水稻蜡质基因(Wx)负责编码合成的颗粒结合淀粉合成酶I(GBSS I)直接负责胚乳直链淀粉的合成，被认为是稻米直链淀粉含量的主要控制基因，对稻米蒸煮食味品质起着决定性的作用。目前生产上利用的低直链淀粉软米基因资源主要是Wx基因的复等位变异基因，如粳型软米关东194和南粳系列所用的Wx^mq，这些品种的直链淀粉含量在10％左右；云南省优质籼型软米毫秕、云恢290、滇屯502等品种所用的Wx^op/hp，这些品种的直链淀粉含量在10％-13％之间。除了Wx复等位变异基因外，Wx的一些转录或转录后调控基因也间接参与了对水稻直链淀粉含量的调控，如MYC转录因子OsBP-5能够与乙烯响应因子结合蛋白OsEBP-89结合形成异源二聚体，协同调节Wx基因的表达。在OsBP-5的RNA干扰植株中，Wx的表达下调，导致成熟种子直链淀粉含量下降。转录因子OsbZIP58能够直接结合Wx等6个淀粉合成酶基因的启动子，其无义突变体osbzip58表现出直链淀粉含量下调等表型。Bello等发现转录因子NF-YB1、NF-YC12和bHLH144可以形成异源三聚体复合物，通过NF-YB1直接结合Wx基因启动子的G-box元件，激活Wx转录。NF-YB1和NF-YC12的功能丧失突变体crnf-yb1和crnf-yc12均表现出籽粒变小、直链淀粉含量下降的表型。Du1编码前体mRNA加工蛋白Prp1家族的一个成员，其突变体du1的直链淀粉含量仅为8.5％左右，幼嫩胚乳中Wx^b的成熟转录本急剧减少，推测Du1可能通过影响Wx^b的剪切调控直链淀粉的合成，但因有一定的负效应而未被生产利用。Du3编码水稻帽子-结合蛋白(在前体mRNA剪切、RNA出核等方面发挥功能)20kD亚基同源蛋白(CPB20)，其突变体du3中Wx^b的剪切效率降低，从而导致成熟种子的直链淀粉含量下降。在粳稻低直链淀粉含量突变体du2中，Wx^b成熟转录本也急剧减少，推测du2可能也是一个影响Wx^b剪切的调控因子，但其控制基因还有待克隆和进一步研究。Takemoto-Kuno等定位到一个新的控制低直链淀粉含量的QTL-qAC2，遗传分析发现qAC2对du1和du2两个位点具有遗传上位效应，而与du3位点具有加性效应，推测qAC2可能与du1和du2处于Wx^b前体mRNA剪切的同一通路中。随着先进生物技术手段的运用，许多其它调控直链淀粉含量的位点也相继被定位和分离。例如：胚乳透明低直链淀粉含量突变体SM-1的直链淀粉含量相比野生型下降了20％，其控制基因lam(t)被定位于9号染色体。Kiswara等将低直链淀粉含量控制基因du12(t)定位到6号染色体的长臂上，携带du12(t)品种的直链淀粉含量介于10～12％之间。