[發明專利]玉米花色素苷調節基因Lc應用于快速培育高黃酮含量紅米水稻及方法和表達載體

無效

• 申請號: 201010296308.7
• 申請日: 2010-09-29
• 公開（公告）號: CN101948848A
• 公開（公告）日: 2011-01-19
• 發明（設計）人: 李建粵;許昱;沈忠偉;白潔;張天慶;董彥君
• 申請（專利權）人: 上海師范大學
• 主分類號: C12N15/29
• 分類號: C12N15/29;C12N15/63;A01H4/00;A01H5/00;C12Q1/68
• 代理公司: 上海伯瑞杰知識產權代理有限公司 31227
• 代理人: 吳瑾諭

技術領域

本發明涉及植物基因工程技術領域，具體說，是涉及玉米花色素苷調節基因Lc應用于快速培育高黃酮含量紅米水稻及方法和表達載體。

背景技術

水稻是世界上最重要的糧食作物之一，全球至少有一半人口以稻米為主糧。隨著生活水平的提高，具有較高保健價值的功能性水稻新品種培育已越來越受到人們的關注。

類黃酮，又稱黃酮類物質，是一類在植物界廣泛存在的低分子量的多酚類次生代謝產物。目前已有較多文獻報道，黃酮類化合物是一類生物活性很強的物質，是一種天然的抗氧化劑，具有降低心肌耗氧量、防治血管硬化等作用，具有抗衰老、增強機體免疫力、抗癌防癌等功效(Knekt等，Am.?J.?Epidemiol.，1997，146(3)：223-230；?Knekt等，Eur.?J.?Clin.?Nutr.，2000，54(5)：415-417；Middleton等，Pharmacol?Rev.，2000，52(4)：673-751；Williams等，Free?Radical?Biol?Med.，2004，36(7)：838–849)。黃酮類物質對人體具有多種保健功效，目前它在增強人體免疫力以及防治多種慢性病等方面的作用越來越受到人們的重視。

在有色水稻稻米中含有類黃酮中的重要成員，花色素與糖基結合形成的花色苷。Koide等試驗表明，紅米的花色素苷水解產物能明顯抑制腫瘤細胞的生長（Koide等，Cancer?Biother?Radiopharm，1996，11(4)：273-277）。Ling等的研究顯示，采用紅米飼養兔子，能夠降低動脈粥樣硬化斑塊面積，而且還能夠提高血清高密度脂蛋白膽固醇（HDL）和載脂蛋白AI（ApoAI）水平，同時肝勻漿活性氧（ROS）和主動脈丙二醛（MDA）指標也顯著降低。他們認為產生該現象的原因可能是通過提高HDL和ApoAI水平促進膽固醇的逆運轉，從而可加速體內膽固醇的清除達到抗動脈粥樣硬化的作用，該作用可能與有色稻米具有較高微量元素有關，也可能是因為體內ROS水平降低提高了機體的抗氧化的能力（Ling等，J.Nutr，2001，131(5)：1421-1426）。

中國農業科學院作物科學研究所韓龍植研究員實驗室，在2006年發表的“水稻花色苷含量的遺傳研究進展”綜述一文中，也概括了目前國內外關于有色水稻對人體的保健功能，如紅米稻花色苷水解物能明顯抑制腫瘤細胞的生長（孫明茂等，植物遺傳資源學報，2006，7(2)：239-245）。中山大學生物系許實波教授指導碩士研究生何容飛完成的畢業論文，研究了水稻總黃酮對老年性癡呆癥的藥理作用，并指出水稻黃酮對實驗鼠老年性癡呆癥狀有明顯改善效果（何容飛等，中藥材，2002，25（2）：108-111）；許東暉等報道了水稻黃酮能夠明顯緩解大鼠實驗性肝纖維化現象（許東暉等，哈爾濱商業大學學報(自然科學版)，2002，18（1）：34-36）。有色水稻除了具有如上這些特殊功效外，還有較高的營養價值。韓龍植等曾分析了他們培育獲得具有特殊性狀的稻米營養成分。結果發現，甜紅米糙米蛋白質、賴氨酸、脂肪、油酸和亞油酸、維生素Bl和鈣含量較高；紅米的蛋白質、鋅和硒含量較高（韓龍植等，植物遺傳資源學報，2003，4(3)：207-213）。

因此，從有利于人類健康方面考慮，如能夠設法培育紅米水稻，從而提高稻米類黃酮物質以及其他重要的營養成分的含量都具有極其重要的意義。

天然的紅米水稻一般屬于野生稻，野生稻的許多性狀不適合在栽培稻中存在，因此，天然的紅米水稻不能直接在水稻生產中被應用。雖然目前人們已有利用常規雜交方法成功培育能夠作為栽培稻使用的紅米水稻新品種的報道（葉小英等，四川大學學報（自然科學版），2008，45（3）：656-662），但眾所周知，采用雜交技術培育水稻新品種所需的時間較長，如將野生的紅米水稻與高產常規水稻雜交，將培育的F1植株自交獲得具有多種性狀組合的F2種子，再通過對F2植株篩選出多種性狀相對較好的紅米水稻單株，完成這個過程至少需要三個季節種植水稻，就是利用海南進行冬季增加繁殖一代也需要一年半時間。要使被篩選到的單株遺傳組成完全純合可能還需要經過6至7代種植篩選。因此，使用常規雜交技術培育水稻新品種，就是利用南繁加代加快育種進度，一年種兩季一般至少也需要4年半到5年的時間；而且采用雜交育種技術，由于兩個親本對后代遺傳物質的貢獻率各為50%，假如原先是紅米的水稻品種各種性狀不理想，即使是再怎樣擴大種植具有多種性狀組合的F2植株群體，也難免在培育出的水稻新品種中完全消除原先不理想的親本水稻留下的某些性狀。