本发明专利技术公开了多基因编辑提高水稻抗性淀粉含量的方法。本发明专利技术提供的方法，对普通栽培稻中的SSIIIa和SSIIIb基因共同编辑，导致两个基因功能缺失，使得抗性淀粉含量提高至7‑11％的水平。对普通栽培稻中SSIIIa、SSIIIb和SSIVb基因共同编辑，导致三个基因功能缺失，使得抗性淀粉含量提高至约为14％的水平。在高抗性淀粉突变体rs4中同时编辑BEI和BEIIb，或BEI和SSIVb基因，同样会使得抗性淀粉含量由原先的11％提高至16‑17％，或22‑23％的水平。该方法的应用不仅对功能基因基础研究具有重要的理论意义，还对高抗性淀粉作物育种具有重大的应用潜力。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于生物，涉及多基因编辑提高水稻抗性淀粉含量的方法。
技术介绍
1、抗性淀粉(resistant starch,rs)是一类无法被小肠吸收利用，但能在结肠中被微生物菌群发酵降解的淀粉。由于抗性淀粉具有不被小肠消化吸收和缓慢释放葡萄糖的营养特性，使其具有较低的血糖生成指数，可以延缓餐后血糖浓度的剧烈增加。因此抗性淀粉在控制餐后血糖、预防结(直)肠癌、控制体重等方面发挥重要生理功能，是预防和控制糖尿病的优良功能型食物。抗性淀粉广泛存在于谷物、豆类和薯类中，但常规食物中的抗性淀粉含量一般低于3％。水稻(oryza sativa l.)是最重要的粮食作物之一，为全世界一半以上的人口提供主粮。普通水稻品种的抗性淀粉含量普遍小于1％，若能将其改良成为高抗性淀粉功能型稻米，就可通过主食摄入满足人体对抗性淀粉摄入的膳食需求。
2、目前已经报道的抗性淀粉合成功能基因主要有控制直链淀粉合成的wx，以及控制支链淀粉合成的ssiiia和beiib。其中，控制直链淀粉合成的gbssi由wx基因编码，该基因不同的等位变异导致直链淀粉和抗性淀粉含量的变化。粳稻中为wxb，抗性淀粉含量一般小于1％；而籼稻中wxa，抗性淀粉含量一般可达2％。迅猛发展的基因编辑技术是作物改良的有效手段。基因编辑系统可以高效地对单个或多个基因进行定点编辑，利用此方法可以快速的创制和鉴定出丰富的遗传资源，为作物育种提供了一条新的途径。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供多基因编辑提高水稻抗性淀粉含量的方法。</p>2、第一方面，本专利技术提供了抑制ssivb、bei和beiib蛋白中至少一种蛋白或抑制对应蛋白编码基因表达的物质在如下任一中的应用；
3、具体为：
4、抑制ssivb蛋白或抑制对应蛋白编码基因表达的物质在如下任一中的应用；
5、或，抑制bei蛋白和ssivb蛋白或抑制对应蛋白编码基因表达的物质在如下任一中的应用：
6、或，抑制bei蛋白和beiib蛋白或抑制对应蛋白编码基因表达的物质在如下任一中的应用：
7、1)提高植物种子抗性淀粉含量；
8、2)改变植物种子淀粉颗粒结构；
9、3)培育高抗性淀粉含量种子的植物；
10、4)培育种子淀粉颗粒结构改变的植物；
11、所述ssiiib蛋白为如下任一种：
12、1)由序列表中seq id no:1所示的氨基酸序列组成的蛋白质；
13、2)将序列表中seq id no:1的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸的取代和/或缺失和/或添加，且与植物抗性淀粉含量相关的由1)衍生的蛋白质；
14、所述植物为基因组中ssiiib蛋白编码基因和ssiiia蛋白编码基因发生突变使其无法表达蛋白的植物。
15、在上文中，所述基因组中ssiiib蛋白编码基因和ssiiia蛋白编码基因发生突变使其无法表达蛋白的植物为rs4突变体(物理诱变得到ssiiib蛋白编码基因和ssiiia蛋白编码基因发生突变使其无法表达蛋白的植物)或抑制基因组中ssiiib蛋白编码基因和ssiiia蛋白编码基因表达得到的植物。
16、第二方面，本专利技术提供了抑制ssiiib蛋白、ssiiia蛋白、ssivb蛋白或抑制对应蛋白编码基因表达的物质在如下任一中的应用：
17、1)提高植物种子抗性淀粉含量；
18、2)改变植物种子淀粉颗粒结构；
19、3)培育高抗性淀粉含量种子的植物；
20、4)培育种子淀粉颗粒结构改变的植物；
21、所述ssiiib蛋白为如下任一种：
22、1)由序列表中seq id no:1所示的氨基酸序列组成的蛋白质；
23、2)将序列表中seq id no:1的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸的取代和/或缺失和/或添加，且与植物抗性淀粉含量相关的由1)衍生的蛋白质。
24、上文第一或二方面所述应用中，
25、所述抑制ssivb蛋白或其编码基因表达为敲除ssivb蛋白或其编码基因，或，改变敲除ssivb蛋白编码基因的编码区使其无法表达；
26、所述抑制bei蛋白或其编码基因表达为敲除bei蛋白或其编码基因，或，改变敲除bei蛋白编码基因的编码区使其无法表达；
27、所述抑制beiib蛋白或其编码基因表达为敲除beiib蛋白或其编码基因，或，改变敲除beiib蛋白编码基因的编码区使其无法表达；
28、所述抑制ssiiib蛋白或其编码基因表达为敲除ssiiib蛋白或其编码基因，或，改变敲除ssiiib蛋白编码基因的编码区使其无法表达；
29、所述抑制ssiiia蛋白或其编码基因表达为敲除ssiiia蛋白或其编码基因，或，改变敲除ssiiia蛋白编码基因的编码区使其无法表达。
30、上文中，上述敲除或改变可以采用现有的方式实现，如pe定点删除、同源重组+基因编辑、物理或化学诱变等；只要能够敲除或改变水稻基因组ssiiia、ssiiib、ssivb、bei、和/或beiib基因的编码区的任何物质和任何方式，使ssiiia、ssiiib、ssivb、bei、和/或beiib基因无法正常表达蛋白即可。
31、进一步地，上述改变为对水稻基因组各个基因的编码区完全或部分删除、碱基替换改造、片段插入或以上几种方式的综合，使各个基因突变无法正常表达蛋白。
32、可以构建敲除或改变系统，将该敲除或改变系统导入受体植物，具体可为：通过使用ti质粒、ri质粒、植物病毒载体、直接dna转化、显微注射、电导、农杆菌介导等常规生物学方法转化植物细胞或组织，并将转化的植物组织培育成植株。
33、所述ssiiib编码基因为如下任一种：
34、1)seq id no:2所示的核苷酸序列；
35、2)在严格条件下与1)所限定的dna分子杂交且具有相同功能的dna分子；
36、3)与1)所限定的dna分子至少具有70％、至少具有75％、至少具有80％、至少具有85％、至少具有90％、至少具有95％、至少具有96％、至少具有97％、至少具有98％或至少具有99％同源性且具有相同功能的dna分子。
37、第三方面，本专利技术提供了一种制备植物种子性状改变转基因植物的方法，包括如下步骤：抑制或敲除植物中bei蛋白编码基因和ssivb蛋白编码基因的表达，得到转基因植物；
38、所述转基因植物种子的抗性淀粉含量高于所述植物；
39、或，所述转基因植物种子的淀粉颗粒结构较所述植物有显著改变；
40、所述植物为基因组中ssiiib蛋白编码基因和ssiiia蛋白编码基因发生突变使其无法表达蛋白的植物。
41、在上文中，所述基因组中ssiiib蛋白编码基因和ssiiia蛋白编码基因发生突变使其无法表达蛋白的植物为rs4突变体(物理诱本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.抑制SSIVb、BEI和BEIIb蛋白中至少一种蛋白或对应蛋白编码基因表达的物质在如下任一中的应用；
2.抑制SSIIIb蛋白、SSIIIa蛋白、SSIVb蛋白或抑制对应蛋白编码基因表达的物质在如下任一中的应用：
3.根据权利要求1或2所述的应用，其特征在于：
4.一种制备植物种子性状改变转基因植物的方法，包括如下步骤：抑制或敲除植物中BEI蛋白编码基因和SSIVb蛋白编码基因的表达，得到转基因植物；
5.一种制备植物种子性状改变转基因植物的方法，包括如下步骤：抑制或敲除植物中BEI蛋白编码基因和BEIIb蛋白编码基因的表达，得到转基因植物；
6.一种制备植物种子性状改变转基因植物的方法，包括如下步骤：抑制或敲除植物中SSIIIb蛋白编码基因、SSIIIa蛋白编码基因和SSIVb蛋白编码基因的表达，得到转基因植物；
7.根据权利要求4-6所述的方法，其特征在于：
8.一种基因编辑植物中SSIIIb蛋白编码基因、SSIIIa蛋白编码基因和SSIVb蛋白编码基因的方法，包括如下步骤：对出发植物中SSIIIb蛋白编码基因、SSIIIa蛋白编码基因和SSIVb蛋白编码基因进行基因编辑，使出发植物中的SSIIIb蛋白编码基因、SSIIIa蛋白编码基因和SSIVb蛋白编码基因均不表达，得到基因编辑植物，
9.一种基因编辑植物中BEI蛋白编码基因和BEIIb蛋白编码基因的方法，包括如下步骤：对出发植物中BEI蛋白编码基因和BEIIb蛋白编码基因进行基因编辑，使出发植物中的BEI蛋白编码基因和BEIIb蛋白编码基因均不表达，得到基因编辑植物，
10.一种基因编辑植物中BEI蛋白编码基因和SSIVb蛋白编码基因的方法，包括如下步骤：对出发植物中BEI蛋白编码基因和SSIVb蛋白编码基因进行基因编辑，使出发植物中的BEI蛋白编码基因和SSIVb蛋白编码基因均不表达，得到基因编辑植物，所述基因编辑植物种子的抗性淀粉含量高于所述出发植物；
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【技术特征摘要】
1.抑制ssivb、bei和beiib蛋白中至少一种蛋白或对应蛋白编码基因表达的物质在如下任一中的应用；
2.抑制ssiiib蛋白、ssiiia蛋白、ssivb蛋白或抑制对应蛋白编码基因表达的物质在如下任一中的应用：
3.根据权利要求1或2所述的应用，其特征在于：
4.一种制备植物种子性状改变转基因植物的方法，包括如下步骤：抑制或敲除植物中bei蛋白编码基因和ssivb蛋白编码基因的表达，得到转基因植物；
5.一种制备植物种子性状改变转基因植物的方法，包括如下步骤：抑制或敲除植物中bei蛋白编码基因和beiib蛋白编码基因的表达，得到转基因植物；
6.一种制备植物种子性状改变转基因植物的方法，包括如下步骤：抑制或敲除植物中ssiiib蛋白编码基因、ssiiia蛋白编码基因和ssivb蛋白编码基因的表达，得到转基因植物；
7.根据权利要求4-6所述的方法，其特征在于：
8.一种基因编辑...
【专利技术属性】
技术研发人员：李家洋，余泓，汪安祺，孟祥兵，荆彦辉，成桥，陈明江，刘贵富，
申请(专利权)人：中国科学院遗传与发育生物学研究所，
类型：发明
国别省市：
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