[發明專利]一種基于Zmend1a基因調節玉米籽粒淀粉含量的方法

有效

• 申請號: 201710532805.4
• 申請日: 2017-07-03
• 公開（公告）號: CN107058378B
• 公開（公告）日: 2019-08-30
• 發明（設計）人: 程備久;董慶;項艷;武建東;江海洋;周偉
• 申請（專利權）人: 安徽農業大學
• 主分類號: C12N15/82
• 分類號: C12N15/82;C12N15/29;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: 洪玲

技術領域

本發明涉及的是基因工程的技術領域，尤其涉及的是一種基于Zmend1a基因調節玉米籽粒淀粉含量的方法。

背景技術

淀粉是植物種子的主要組成部分，作為光合作用的最終產物，是取之不盡用之不竭的天然材料。淀粉不僅可以作為糧食、飼料，而且是重要的工業原材料，廣泛用于食品、化工、能源、機械、建筑、制藥等行業。我國是玉米生產和消費大國，而且玉米淀粉是各種植物淀粉中化學成分最佳的淀粉，有純度高(達99.5％)、提取率高(達93％一96％)、營養成分豐富、經濟效益佳等特點，玉米淀粉產量占我國淀粉產量的85％以上。

淀粉根據結構不同分為直鏈淀粉和支鏈淀粉，直鏈淀粉生產的可再生、可降解膜應用于農用薄膜加工業和包裝工業，可以減少工業廢氣及減弱溫室效應氣體的釋放，高直鏈淀粉還是生產光解塑料的最佳原料，用于一次性餐具，是解決日益嚴重的“白色污染”的有效途徑；支鏈淀粉具有更好的薪性，可增加膨化食品的體積，作為食品添加劑具有不同于直鏈淀粉的效果，在黏合劑領域具有較多應用。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添加劑行業。普通玉米中直鏈淀粉的含量一般約為25％，支鏈淀粉約為75％，如何調節和改善直鏈和支鏈淀粉含量的平衡度，需要深入開展對淀粉生物代謝途徑的研究，不僅對完善淀粉代謝途徑有重要的理論意義，而且對作物品質的遺傳改良，培育具有獨特品質或新型淀粉品質的材料具有重要的理論和實踐意義。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供了一種基于Zmend1a基因調節玉米籽粒淀粉含量的方法，以提供一種能夠提高或降低玉米籽粒直鏈淀粉含量及直鏈淀粉/總淀粉比例的方法。

本發明是通過以下技術方案實現的：

本發明提供了一種基于Zmend1a基因調節玉米籽粒淀粉含量的方法，包括：

I)構建Zmend1a基因過量表達載體，將過量表達載體導入目的玉米，得到Zmend1a基因過量表達植株；或者：

II)將目的玉米中的Zmend1a基因敲除，獲得Zmend1a基因缺失植株；

所述Zmend1a基因過量表達植株的籽粒直鏈淀粉含量和直鏈淀粉/總淀粉比例低于目的玉米，所述Zmend1a基因缺失植株的籽粒直鏈淀粉含量和直鏈淀粉/總淀粉比例高于目的玉米；所述Zmend1a基因為下述i)或ii)的DNA分子：

i)核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示的DNA分子；

ii)核苷酸序列與SEQ ID NO.1至少具有98％同一性且編碼如SEQ ID NO.2所示的氨基酸序列的DNA分子。

進一步地，所述Zmend1a基因的獲得方法為：提取玉米籽粒胚乳RNA并反轉錄成cDNA，以cDNA為模板，以End1a-F、End1a-R為引物進行PCR克隆；其中，End1a-F、End1a-R引物序列為：

End1a-F：5′-ATGGACGAGGACCGGAGCGCC-3′

End1a-R：5′-TCGATGGTTCCACTGCTTTTGCTGAGC-3′

進一步地，所述Zmend1a基因過量表達載體為多克隆位點區域依次連接有35S啟動子、Zmend1a基因和終止子的pZZ00005植物表達載體。

進一步地，所述將目的玉米中的Zmend1a基因敲除方法包括：物理誘變法、化學誘變法、基因工程法，其中，基因工程法包括RNAi技術。

進一步地，采用RNAi技術將目的玉米中的Zmend1a基因敲除，包括以下步驟：

a)根據Zmend1a基因序列確定Zmend1a基因的特異性RNAi干涉序列，所述RNAi干涉序列為部分Zmend1a基因序列；

b)根據Zmend1a基因序列設計引物，PCR擴增Zmend1a基因的RNAi干涉序列；

c)構建RNAi干涉表達載體，包括依次連接的胚乳特異性啟動子、正反向Zmend1a基因RNAi干涉序列和終止子；所述正反向Zmend1a基因RNAi干涉序列為正向-反向連接的Zmend1a基因RNAi干涉序列或反向-正向連接的Zmend1a基因RNAi干涉序列；

d)將RNAi干涉表達載體導入目的玉米的基因組中，篩選獲得Zmend1a基因缺失植株。

進一步地，所述RNAi干涉序列如SEQ ID NO.3所示。