[發明專利]一種玉米淀粉合成調控基因ZmMIKC2a及其應用

有效

• 申請號: 201710532582.1
• 申請日: 2017-07-03
• 公開（公告）號: CN107177601B
• 公開（公告）日: 2019-11-05
• 發明（設計）人: 董慶;王芳;齊耀程;李廷春;陳洪儉;李成
• 申請（專利權）人: 安徽省農業科學院煙草研究所
• 主分類號: C12N15/29
• 分類號: C12N15/29;C07K14/415;C12N15/82;C12N5/10;A01H5/10;A01H6/46
• 代理公司: 合肥中谷知識產權代理事務所(普通合伙) 34146
• 代理人: 曾弦

本發明公開了一種玉米淀粉合成調控基因ZmMIKC2a及其應用，屬于基因工程技術領域，該基因具有如SEQ ID NO.1所示的核苷酸序列，全長810bp，共編碼269個氨基酸。轉基因功能分析發現，該基因能夠提高玉米直鏈淀粉的含量，改變籽粒中淀粉顆粒大小，調控淀粉合成相關基因表達水平；該基因的發現不僅為玉米淀粉合成調控機理提供新證據，也為創建玉米優質新品種奠定理論基礎，為利用基因工程技術調節改善玉米直鏈和支鏈淀粉含量的平衡度提供了新的途徑。

技術領域

本發明涉及的是基因工程的技術領域，尤其涉及的是一種玉米淀粉合成調控基因ZmMIKC2a及其應用。

背景技術

玉米在人類的各類生產生活中占據著重要的位置，它不僅是主要的糧飼作物，更是各類生產中主要的淀粉來源。我國研究人員在提高玉米產量上做出了重要的貢獻，但對改善玉米品質方面的研究較少淀粉作為植物種子胚乳的主要組成成分，其含量和品質直接影響著種子的品質。因此，研究淀粉合成的調控對于提高種子的品質具有重要意義。

淀粉根據結構不同分為直鏈淀粉和支鏈淀粉，淀粉中直鏈淀粉和支鏈淀粉的比例以及支鏈淀粉的分支鏈結構決定著玉米品質，同時直鏈淀粉和直鏈淀粉之間的比例還決定著淀粉的用途，高直鏈和低支鏈的淀粉可以用于食品、醫藥、環保、紡織等領域，而低直鏈和高支鏈的淀粉可用在食品行業。

目前，水稻、玉米、小麥淀粉代謝途徑中控制四個關鍵酶(AGPase、SS、SBE、DBE)的一些基因已經被克隆出來了，通過控制關鍵酶基因表達，能調控淀粉直鏈淀粉和支鏈淀粉含量的變化。在對高直鏈玉米酶活測定發現，SS和SBE酶活性低于普通玉米，而GBSSI酶活性高于普通玉米。對控制高直鏈淀粉ae基因研究發現，與普通玉米比較，高直鏈玉米基因的第9個外顯子缺失，cDNA序列有堿基差異。在對小麥籽粒淀粉研究中發現，GBSS在灌漿中前期與淀粉積累速率相關不顯著，而灌漿后期呈顯著相關；RNA干涉水稻OsBP-5基因能降低Wx基因的表達水平，導致成熟種子中直鏈淀粉含量的降低；FLO2(Floury endosperm 2)基因能編碼肽重復序列結構域，調控水稻籽粒的大小和淀粉質量；RSR1(Rice Starch Regulator1)基因在淀粉合成途徑中起著負調控作用，該基因的缺失提高淀粉合成基因的表達，其突變體中直鏈淀粉增加，種子尺寸變大，產量提高；水稻的OsbZIP58基因，含有基本的亮氨酸拉鏈結構，能調控種子儲藏蛋白的合成，同時還能綁定Wx和SBEI基因啟動子，參與淀粉生物合成控制淀粉含量。盡管對于主效基因在淀粉合成途徑中的功能也有大量報道，然而對于其分子調控機制仍不清楚。淀粉的含量是由多個主效基因控制的復雜生物學性狀，那么這些主效基因是如何被調控表達？調控的分子機理又是怎么樣的呢？這些問題都還不清楚。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供了一種玉米淀粉合成調控基因ZmMIKC2a及其應用，以提供一種新的能夠調控玉米合成相關基因表達水平，改變玉米直鏈淀粉與支鏈淀粉含量及其平衡度的調控基因。

本發明是通過以下技術方案實現的：

本發明提供了一種玉米淀粉合成調控基因ZmMIKC2a，所述基因具有如SEQ IDNO.1所示的核苷酸序列，全長810bp，共編碼269個氨基酸。

本發明還提供了上述玉米淀粉合成調控基因ZmMIKC2a在調節玉米籽粒直鏈淀粉含量和玉米直鏈淀粉/總淀粉比例中的應用。

本發明還提供了上述玉米淀粉合成調控基因ZmMIKC2a的編碼蛋白，所述編碼蛋白具有如SEQ ID NO.2所示的氨基酸序列。

本發明還提供了一種植物過量表達載體，所述植物過量表達載體為多克隆位點區域依次連接有35S啟動子、如權利要求1所述的Zmend1a基因和終止子的pZZ00005植物表達載體。

本發明還提供了一種遺傳工程化的宿主細胞，所述宿主細胞含有上述過量表達載體，或其基因組中整合有外源的上述ZmMIKC2a基因的正向或反向序列。