[發明專利]一種水稻T5H基因在培育高血清素功能性水稻中的應用

在審

• 申請號: 202210976815.8
• 申請日: 2022-08-15
• 公開（公告）號: CN115820664A
• 公開（公告）日: 2023-03-21
• 發明（設計）人: 楊晴晴;譚燕;劉巧泉;趙冬生
• 申請（專利權）人: 揚州大學
• 主分類號: C12N15/29
• 分類號: C12N15/29;C12N15/82;A01H5/10;A01H6/46
• 代理公司: 揚州蘇中專利事務所(普通合伙) 32222
• 代理人: 許必元

本發明提供了水稻T5H基因在不改變農藝性狀的情況下增加種子中血清素含量及培育高血清素功能性水稻的應用，屬于植物功能基因技術領域；以過表達T5H基因的水稻種子和野生型種子為研究對象檢測成熟種子胚乳中血清素的含量，與野生型相比，在種子中過表達T5H的轉基因水稻能夠增加種子中血清素含量，并不對種子的生長發育和農藝表型產生影響；基因T5H在增加籽粒中血清素含量上具有潛在的應用價值，可利用分子育種技術在生產中加以利用，對培育高血清素功能性水稻具有重要的理論和實踐意義。

技術領域

本發明屬于功能基因技術領域，具體涉及水稻T5H基因在提高水稻種子中血清素方面的應用。

背景技術

水稻是最重要的糧食作物之一，也是作物研究的模式生物之一，其含有豐富的代謝物質。其中血清素，又稱為5-羥色胺，是一種古老的化學物質，大概是數百萬年前地球上第一個原核生物的生命周期的一部分，具有強大的抗氧化作用(Erland等2016)。在動物及人體中，血清素不僅在整個生命周期維持突觸可塑性，而且在緩解抑郁癥狀、增強認知能力、控制體重和治療胃腸疾病、戒癮、改善經前綜合征和治療偏頭痛等方面扮演著重要的角色(Lam等2010，Andrews等2015，Müllera和Homberg 2015，Coates等2017)。

1954年，5-羥色胺在中草藥中被首次發現(Bowden等1954)。隨后在加納籽、菠蘿和香蕉等多種植物中發現有5-羥色胺的存在，并涉及植物一系列的生理功能(Murch等2010)。在模式植物擬南芥中，外源5-羥色胺對植株體內生長素的運輸造成一定的干擾，而影響根的生長，表明植物根部對5-羥色胺有所響應(Pelagio-Flores等2011)，相應的研究結果也出現在其他植物種屬中(Mukherjee等2014)。5-羥色胺還調控植物的開花和形態建成等(Murch等2010，Erland和Saxena 2017)。此外，5-羥色胺作為一種重要的物質用于植物保護而進行防御和脅迫響應，如解除銨類積累毒害、防御病原體感染和響應干旱、滲透、紫外線和氧化等各種非生物脅迫(Grobe 1982，Mukherjee等2014)。近來，有研究者發現5-羥色胺能夠減少水果組織的褐化、延緩果肉的氧化(Bajwa等2015)。

高等植物中，5-羥色胺的合成是色氨酸代謝的一個重要分支途徑。在植物中，色氨酸脫羧酶是5-羥色胺生物合成必須的關鍵酶，該酶催化色氨酸的脫羧反應生成色胺，隨后經5-羥色胺合酶水解生成5-羥色胺(等1999)。在水稻中，5-羥色胺能夠誘導防御基因的表達和細胞死亡，增加其稻瘟病抗性，在先天免疫中發揮舉足輕重的作用(Fujiwara等2010)。此外，5-羥色胺還參與水稻葉片延緩衰老(Kang等2009)。但過表達TDC基因使得血清素過量積累還會導致水稻育性降低、植株發育不良和棕褐色植株表型(Kanjanaphachoat等2012)。雖然已有相關研究表明5-羥色胺在植物抗氧化、延緩衰老、脅迫響應等生物進程中發揮關鍵作用，但是尚未有其作為具有功能的活性物質在水稻種子中研究。因此本發明通過水稻種子特異性啟動子Gt1在水稻胚乳中特異性表達T5H基因，通過鑒定和篩選，獲得高血清素轉基因水稻。本發明排除了T5H基因在水稻種子中表達的不良反應，為培育高血清素功能性水稻提供相應的理論依據。

發明內容

針對現有技術中存在的不足，本發明的目的是提供水稻T5H基因在提高水稻種子中血清素含量的應用，首次證明了基因T5H在不改變其他農藝性狀的情況下提高了水稻成熟種子中血清素含量，水稻T5H在培育高血清素水稻方面具有重要作用。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的，一種水稻T5H基因，所述水稻T5H基因的核苷酸序列如SEQ ID NO：1所示。

SEQ ID NO：1：