[發(fā)明專利]玉米低植酸基因的分子標(biāo)記及其應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210391319.2
• 申請日: 2012-10-16
• 公開（公告）號: CN103060314A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉國振;高慶華;孟義江;劉麗娟;賈盟;張萃;竇世娟;李莉云;蘭金蘋;魏健
• 申請（專利權(quán)）人: 河北農(nóng)業(yè)大學(xué)
• 主分類號: C12N15/11
• 分類號: C12N15/11;A01H1/04;A01H1/02;C12Q1/68
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于作物分子標(biāo)記領(lǐng)域，具體涉及一種玉米低植酸基因的分子標(biāo)記，以及該分子標(biāo)記在玉米低植酸基因輔助選擇上的應(yīng)用。

背景技術(shù)

植酸又稱肌醇-6-磷酸，是玉米、小麥、大麥、水稻和大豆等籽粒中廣泛存在的一種有機酸(Stephens?L等.Journal?of?Biological?Chemistry.1993.268：4009-4015)，植酸含有12個可解離的氫原子(Johnson?LF等.CanadianJournal?of?Chemistry，1969.47：63-73)，這些位點可與K⁺、Mg²⁺、Ca²⁺、Mn²⁺、Zn²⁺、Ba²⁺和Fe³⁺等陽離子結(jié)合形成植酸鹽(Lott?JNA等.Seed?Development?andGermination.Marcel?Dekker，New?York，1995，pp.215-235。Otegui?MS等.The?Plant?Cell，2002.14：1311-1327)。植酸及植酸鹽不能被人和單胃動物吸收利用；植酸攝入體內(nèi)后還會和其他來源的微量營養(yǎng)元素結(jié)合形成植酸鹽，造成這些營養(yǎng)元素的生物有效性下降，從而造成微量元素缺乏癥。此外，大量的植酸及植酸鹽隨糞便排出，造成嚴(yán)重環(huán)境污染，尤其是水體富營養(yǎng)化。由于土壤中缺乏分解微生物，即使畜禽糞便作有機肥還田仍不能被作物吸收利用。

應(yīng)用低植酸作物可大大降低動物糞便等排泄物中磷的含量，從而顯著減輕由于磷過量排放所引起的環(huán)境污染和水體富營養(yǎng)化等問題。在魚的日糧中用低植酸玉米代替普通玉米，可減少糞磷41％。當(dāng)磷的含量降到魚的最低需要量時，用低植酸玉米代替普通玉米效果更明顯。因此，降低作物籽粒中的植酸含量有利于提高作物和人畜對磷的利用效率，從而減輕此類污染。植酸是作物籽粒中主要含磷化合物，通常占籽粒干重的1％以上，占全磷含量的65-85％。在玉米籽粒中，約90％的植酸貯存于盾片層中，糊粉層所含植酸約占總量的10％。植酸對作物的生長發(fā)育具有重要的作用，但在玉米種子用作飼料時，由于單胃動物缺少水解植酸的酶類，不能對植酸磷進行很好的吸收和利用，所以植酸磷實際上是一種抗?fàn)I養(yǎng)因子。此外，植酸鹽排出動物體后，也會對水體環(huán)境產(chǎn)生負(fù)面影響。為降低動物排泄物中的植酸含量，保護生態(tài)環(huán)境，動物飼料中往往要添加植酸酶，用來降解植酸，但由此會帶來成本提高。中國農(nóng)科院生物技術(shù)研究所通過轉(zhuǎn)基因在玉米種子中表達植酸酶，有望在飼料加工過程中對植酸進行降解，以實現(xiàn)降低飼料植酸的目的，該轉(zhuǎn)基因玉米材料已經(jīng)獲得環(huán)境釋放安全證書(農(nóng)基安證字(2009)第074號)。通過育種手段降低作物中植酸的含量，是解決與植酸相關(guān)的營養(yǎng)和環(huán)保問題的新途徑。

迄今為止，通過理化誘變等方法，在玉米、小麥、水稻、大豆等作物中獲得了植酸含量較低的突變體，在這些突變體中，植酸含量均表現(xiàn)為下降，相應(yīng)地?zé)o機磷以及肌醇磷酸鹽含量上升。低植酸突變大多表現(xiàn)為隱性突變，并受單基因控制，其控制基因主要是參與或調(diào)控植酸的合成代謝。低植酸突變體有三種類型，分別命名為lpa1、lpa2和lpa3，其中l(wèi)pa1和lpa2突變體的植酸含量下降66％和30％，lpa3的植酸含量介于二者之間(Raboy，Gerbasi等.PlantPhysiol?2000，124(1)：355-368.Shi，Wang等.Plant?J，200542(5)：708-719)。