[發明專利]一種玉米淀粉合成調控基因Zmend1a及其應用

有效

• 申請號: 201710533250.5
• 申請日: 2017-07-03
• 公開（公告）號: CN107142268B
• 公開（公告）日: 2019-10-08
• 發明（設計）人: 程備久;董慶;江海洋;項艷;武建東;周偉
• 申請（專利權）人: 安徽農業大學
• 主分類號: C12N15/29
• 分類號: C12N15/29;C07K14/415;C12N15/82;C12N5/10
• 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

本發明公開了一種玉米淀粉合成調控基因Zmend1a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1473bp，共編碼490個氨基酸。該基因能夠直接或間接影響淀粉合成過程中直鏈淀粉相關基因的表達，且對直鏈淀粉的表達起負調控作用；該基因的發現對完善淀粉代謝途徑有重要的理論意義，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，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Zmend1a及其應用。

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。

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。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 Regulator 1)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；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Zmend1a及其應用，以提供一種新的能夠調控玉米淀粉合成關鍵基因，改變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Zmend1a，所述基因具有如SEQ ID NO.1所示的核苷酸序列，全長1473bp，共編碼490個氨基酸。

本發明還提供了上述玉米淀粉合成調控基因Zmend1a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，具體為，該基因對直鏈淀粉的表達起負調控作用，其過量表達可降低直鏈淀粉含量和直鏈淀粉/總淀粉比例，其缺失可提高直鏈淀粉含量和直鏈淀粉/總淀粉比例。