[發明專利]一種突變型waxy基因及其應用

有效

• 申請號: 202010577305.4
• 申請日: 2020-06-22
• 公開（公告）號: CN113462702B
• 公開（公告）日: 2023-06-27
• 發明（設計）人: 張金山;牛小牧
• 申請（專利權）人: 山東舜豐生物科技有限公司
• 主分類號: C12N15/54
• 分類號: C12N15/54;C12N9/10;C12N5/10;C12N15/82;A01H5/00;A01H5/10;A01H6/20;A01H6/46;A01H6/82;A01H6/54;A01H6/74;A01H6/02
• 代理公司: 上海一平知識產權代理有限公司 31266
• 代理人: 王正君;徐迅

本發明提供了一種突變型waxy基因及其應用，具體地涉及一種突變型的waxy基因，所述的突變型waxy基因與親本waxy基因相比，在對應于SEQ?ID?NO.:1的第435位核苷酸發生突變。waxy基因突變后的植物直鏈淀粉含量降低，在改善稻米的食用品質方面具有非常廣闊的應用前景。

技術領域

本發明屬于生物技術、作物遺傳育種領域，具體涉及一種突變型waxy基因及其應用，尤其涉及一種突變型waxy基因及其在降低植物中直鏈淀粉含量的方法與應用。

背景技術

稻米(Oryza?sativa)被世界人口的2/3所食用，是至少其中一半人口飲食中的主要能量來源。大米是一種低成本食品，制備簡便，快速，并且可以與各種菜肴搭配食用。

水稻主要由碳水化合物組成，在胚乳中主要以淀粉(90％)的形式存在。淀粉廣泛用于食品，造紙和化學工業。淀粉根據結構不同，可以分為直鏈淀粉和支鏈淀粉。在水稻中，Waxy(Wx)基因編碼顆粒結合淀粉合成酶(GBSS1)，該基因可以控制胚乳中的直鏈淀粉合成，Waxy位點內的自然等位基因變異是影響大米中的直鏈淀粉含量(AC)的主要原因。直鏈淀粉含量(Amylose?content，?AC)為直鏈淀粉占精米粉干重的百分比，是決定稻米蒸煮與食味品質的關鍵因素之一。根據其含量高低，可將稻米直鏈淀粉含量分為極低(2％～9％)、低(10?％～20％)、中(20％～25％)和高(＞25％)四類，糯稻直鏈淀粉含量一般低于2?％。稻米胚乳中直鏈淀粉含量能影響蒸煮后米飯柔軟性，直鏈淀粉含量過低，膨脹性小，米飯粘；直鏈淀粉含量過高，膨脹性大，變冷后質地較硬；中等直鏈淀粉含量的稻米煮后比較松軟，蒸煮品質相對好。不同品種的稻米中直鏈淀粉和支鏈淀粉的比例存在很大差異。

CRISPR/Cas基因編輯技術是近幾年新興的基因工程技術，其是由?guideRNA介導的DNA切割技術，針對Cas的不同已經開發出多種編輯系統。基因組編輯及商戶可以定向修飾基因組，加速了育種進程，是實驗精準育種的重要技術突破。

CRISPR/Cas編輯技術可以實現4種定點編輯：第一種是基因的定點敲除，?Cas蛋白在靶向RNA(gRNA)的指導下識別和切割靶點，產生雙鏈DNA斷裂；斷裂的DNA通常以非同源末端連接(NHEJ)來修復；在修復時容易產生移碼突變以破壞這個基因。第二種是對靶標進行同源置換來更換靶標序列或者定點插入。在產生雙鏈DNA斷裂時，如果在附近存在同源修復模板，這時可能發生同源置換或定點插入。同源置換的效率較低，并隨著要置換的序列的長度增長而變得更低。第三種是單堿基編輯。單堿基編輯是利用CRISPR/Cas系統將脫氨酶靶向基因組中特定的位點從而對特定堿基進行修飾的基因編輯方法。此種方法已經在水稻中成功運用。第四種是基因組引導編輯技術。引導編輯是將逆轉錄酶與cas9切口酶結合，在單鏈引導RNA引導下，按轉錄模板進行點突變、插入或缺失突變的編輯方法。

因此，本領域急需運用基因編輯技術，突變waxy基因，降低直鏈淀粉含量，改善稻米的食用品質。

發明內容

本發明目的是提供一種可降低植物中直鏈淀粉含量的突變型waxy基因及其應用。

一方面，本發明提供了一種突變型waxy基因，所述突變基因與野生型基因序列相比，在對應于SEQ?ID?NO.:1所示核苷酸序列的第435位核苷酸處發生突變。

在一個實施方式中，所述親本waxy基因第435位核苷酸為胞嘧啶(C)

在一個實施方式中，所述第435位核苷酸為胞嘧啶(C)，突變為非胞嘧啶(C)，所述非胞嘧啶(C)的核苷酸選自下組的一種或多種核苷酸：腺嘌呤?(A)、鳥嘌呤(G)、胸腺嘧啶(T)。

在優選的實施方式中，所述第435位的胞嘧啶(C)突變為胸腺嘧啶(T)。

在一個實施方式中，所述親本waxy基因可以來源于任何植物。