[發(fā)明專利]定點突變改造的賴氨酸合成途徑關(guān)鍵酶基因AK2和DHPS1及其應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811599767.5
• 申請日: 2018-12-26
• 公開（公告）號: CN109593742B
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉巧泉;吳宏玉;楊晴晴;辛世文
• 申請（專利權(quán)）人: 揚州大學(xué)
• 主分類號: C12N9/12
• 分類號: C12N9/12;C12N9/88;C12N15/54;C12N15/60;C12N15/82;A01H5/00;A01H5/10;A01H6/46
• 代理公司: 揚州蘇中專利事務(wù)所(普通合伙) 32222
• 代理人: 沈志海

本發(fā)明涉及定點突變改造的賴氨酸合成途徑關(guān)鍵酶基因AK2和DHPS1及其應(yīng)用，屬于分子生物學(xué)和生物技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明應(yīng)用體外定點突變技術(shù)獲得具有兩個突變堿基的水稻AK2基因，以及具有一個堿基突變的水稻DHPS1基因。該AK2基因編碼蛋白質(zhì)是具有SEQ ID NO 4所示的氨基酸序列，該編碼基因具有SEQ ID NO 3所示的核苷酸序列；該DHPS1基因編碼蛋白質(zhì)是具有SEQ ID NO 8所示的氨基酸序列，該編碼基因具有SEQ ID NO 7所示的核苷酸序列。經(jīng)過轉(zhuǎn)基因水稻驗證和分析，這些轉(zhuǎn)基因水稻中被修飾的AK2和DHPS1基因能夠有效提高水稻中賴氨酸的水平。該修飾基因可用于水稻中賴氨酸的生物強(qiáng)化。

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明屬于分子生物學(xué)和生物技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及能夠提高水稻中游離賴氨酸含量的改造后的AK2和DHPS1基因及其在高賴氨酸水稻材料培育中的應(yīng)用。

背景技術(shù)：

水稻作為一種至關(guān)重要的糧食作物，富含淀粉和優(yōu)質(zhì)的稻米蛋白，為人類和家畜提供機(jī)體所需能量和蛋白。但賴氨酸含量較低，從而引起其他氨基酸的吸收受阻，進(jìn)而影響稻米蛋白質(zhì)的有效利用，造成食物營養(yǎng)組分和膳食結(jié)構(gòu)的不平衡，因此賴氨酸被稱為禾谷類作物中第一限制性氨基酸（Shewry, J Cereal Sci, 2007, 3(46):239-250）。尤其是在以稻米為主要食糧的發(fā)展中國家，蛋白質(zhì)-能量的營養(yǎng)不良嚴(yán)重影響了人體的身體健康水平（Millward, P Nutr Soc, 1999, 58(2):249-260），因此，提高稻米中賴氨酸含量對于提高水稻營養(yǎng)品質(zhì)至關(guān)重要。

賴氨酸作為禾谷類作物中第一限制性氨基酸，較多的研究者已嘗試用多種策略來提高作物中賴氨酸的含量，主要包括傳統(tǒng)育種技術(shù)和現(xiàn)代生物技術(shù)。

傳統(tǒng)育種選育高賴氨酸種質(zhì)：目前有兩種方法用于高賴氨酸作物材料的選育，一是使用回交兼輪回選擇法，使優(yōu)良基因得以純合、綜合性狀得以增強(qiáng)；二是通過選育高賴氨酸基因庫，把不同的高賴氨酸基因混合，結(jié)合輪回選育方法加以改良（丁占生,中國農(nóng)業(yè)學(xué),2000, 33(21):80-86）。雖然采用常規(guī)育種技術(shù)來提高玉米、高粱等作物籽粒中賴氨酸含量已獲得一些進(jìn)展（Nelson等, Science, 1965, 3702 (150): 1469-1470; Rognes等,Planta,1983, 157:32-38），但是，在水稻等其他作物上的進(jìn)展卻極小。其中主要的原因有兩個，一是大多數(shù)作物中缺乏高賴氨酸含量的種質(zhì)資源，二是即使有高賴氨酸種質(zhì)，但往往會伴隨一些不良副效應(yīng)的出現(xiàn)，如植株生長發(fā)育、產(chǎn)量降低和種子萌發(fā)受影響等（Zhu和Galili, Plant Cell. 2003,15: 845-853; Angelovici等, NewPhytol，2011, 189:148-159；Galili和Amir,Plant Biotechnol J,2013,11:211-222）。稻屬中缺乏高賴氨酸含量的種質(zhì)資源，因此用常規(guī)育種技術(shù)提高稻米的賴氨酸含量顯得更為艱難 (劉巧泉等，分子植物育種，2007，5: 301-308)。