System.ArgumentOutOfRangeException: 索引和长度必须引用该字符串内的位置。 参数名: length 在 System.String.Substring(Int32 startIndex, Int32 length) 在 zhuanliShow.Bind() 水稻OsSBEIIb基因突变体及其在改良水稻淀粉组分中的应用和改良方法技术_技高网
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水稻OsSBEIIb基因突变体及其在改良水稻淀粉组分中的应用和改良方法技术

技术编号:43191640 阅读:1 留言:0更新日期:2024-11-01 20:13
本发明专利技术公开了一种利用基因编辑技术替换OsSBEIIb重要氨基酸来改良水稻淀粉组分的方法。通过构建胞嘧啶碱基编辑器CBE载体靶向OsSBEIIb基因第21外显子特定序列,以粳稻中花11为转化材料,OsSBEIIb蛋白第785位甘氨酸发生四种不同形式的替换突变,包括G785E、G785Q、G785K和G785R。四种单氨基酸替换的等位突变体的籽粒外观、淀粉组分和淀粉热力学特性发生显著改变,具有不同的应用潜力。本发明专利技术提供的不含外源基因的四种纯合OsSBEIIb基因等位突变体是非常有价值的种质资源,为快速改良水稻淀粉组分和优质功能型水稻新品系的创制提供有效策略。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及基因编辑技术和水稻遗传育种领域,具体涉及水稻ossbeiib基因突变体及其在改良水稻淀粉组分中的应用和改良方法。


技术介绍

1、稻米品质决定了其在市场上的价格,一般而言,稻米品质主要包括碾磨品质、外观品质、营养品质和蒸煮食味品质。近年来,随着水稻产量的提高、人民群众生活水平的提升,消费者更关注稻米的蒸煮食味和营养品质。稻米由淀粉、贮藏蛋白、非淀粉碳水化合物、脂类、维生素和矿物质等构成,其中淀粉占稻米干重的80%以上,是影响稻米品质的主要因素。淀粉主要由直链淀粉和支链淀粉组成,直链淀粉是一种线性或有少量分支的葡萄糖聚合物,而支链淀粉是高度分支的大分子葡萄糖聚合物。直链淀粉含量和支链淀粉链长分布被称作淀粉组分,它们影响淀粉特性和稻米品质,决定稻米的最终用途。例如,高直链淀粉水稻富含抗性淀粉,可有效控制餐后血糖值,有助于糖尿病患者延缓病情,因此可作为一种新型的膳食纤维应用于功能型食品工业;低直链淀粉水稻具有冷不回生、冷饭适口性等特点,常用来加工各类方便食品。另外,支链淀粉各侧链的长短和含量对稻米的消化特性和蒸煮品质也有非常重要的影响。因此,研究淀粉组分改变的水稻突变体对于优质功能型水稻育种工作具有重要意义。

2、淀粉的合成需要多种酶参与,其中,颗粒结合淀粉合酶i(granule-bound starchsynthase i,gbssi)负责直链淀粉的合成,而支链淀粉由可溶性淀粉合酶(soluble starchsynthase,sss)、淀粉分支酶(starch branchingenzyme,sbe)和淀粉脱分支酶(starchdebranchingenzyme,dbe)以多酶复合物的形式协同催化合成。其中,sbe负责产生支链淀粉分支侧链,对支链淀粉的形成至关重要。水稻sbe至少有3种同工酶:sbei、sbeiia和sbeiib。sbei倾向于转移长的分支侧链(>14dp),而sbeii优先转移较短的葡聚糖链(<14dp)。sbei和sbeiia在各组织中均有表达,而sbeiib主要在胚乳组织中表达,且研究已表明sbeiib在胚乳支链淀粉短分支侧链的合成过程中起着关键作用,其发挥的功能无法由sbei和sbeiia来替代。因此,调控sbeiib的表达或活性,不仅可以改变支链淀粉链长分布,而且能调控淀粉组分,从而改良淀粉特性和稻米品质,以满足不同淀粉组分稻米的多样化需求。

3、已报道的sbeiib突变体多为蛋白功能丧失的缺失突变体,对淀粉组分和特性以及稻米品质具有严重的影响,而sbeiib氨基酸替换的等位突变体却鲜有报道,其对淀粉组分的影响以及调控淀粉特性和稻米品质的机制仍不清楚,有待深入研究。传统的诱变方法突变频率低、突变随机、耗时费力、育种时间长,因此难以通过此方法获得sbeiib氨基酸替换的突变体。随着技术的发展,基于crispr/cas9的单碱基编辑系统,已经能实现精准地定向替换目标碱基,其突变效率高、周期短,可在t0获得纯合突变体,在t1即可筛选得到稳定遗传的无外源基因的纯合突变体,为快速创制优良水稻新品系提供了可能。因此,利用基因编辑技术创制水稻sbeiib新等位突变体,是深入解析sbeiib新等位基因调控淀粉组分和稻米品质机理的有效新途径,有助于为优质功能型水稻品种的培育提供种质资源。到目前,并没有相关报道利用单碱基基因编辑技术对水稻sbeiib蛋白重要氨基酸进行替换创制水稻新品系的相关研究。


技术实现思路

1、本部分的目的在于概述本专利技术的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和专利技术名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和专利技术名称的目的模糊,而这种简化或省略不能用于限制本专利技术的范围。

2、鉴于上述和/或现有技术中存在的问题,提出了本专利技术。

3、因此,本专利技术的目的是,克服现有技术中的不足,提供水稻ossbeiib基因突变体。

4、为解决上述技术问题,本专利技术提供以下技术方案,包括,

5、将来源于稻属(oryzal.)、由ossbeiib基因编码的ossbeiib蛋白的第785位氨基酸g突变为k、e、r、q中的一种;

6、其中,所述ossbeiib基因的核苷酸序列如seq id no.1所示,氨基酸序列如seq idno.2所示;

7、所述氨基酸g突变为k的核苷酸序列如seq id no.3所示,氨基酸序列如seq idno.4所示;

8、所述氨基酸g突变为e的核苷酸序列如seq id no.5所示,氨基酸序列如seq idno.6所示;

9、所述氨基酸g突变为r的核苷酸序列如seq id no.7所示,氨基酸序列如seq idno.8所示;

10、所述氨基酸g突变为q的核苷酸序列如seq id no.9所示,氨基酸序列如seq idno.10所示。

11、本专利技术的目的是,克服现有技术中的不足,提供一种水稻ossbeiib基因突变体在改良水稻淀粉组分中的应用。

12、本专利技术的目的是,克服现有技术中的不足,提供一种应用水稻ossbeiib基因突变体改良水稻淀粉组分的方法。

13、为解决上述技术问题,本专利技术提供以下技术方案,包括,

14、设计ossbeiib基因定点编辑的靶位点;

15、构建含有目的片段的单碱基编辑载体;

16、获得t0转基因水稻植株:单碱基编辑载体转化农杆菌eha105,通过农杆菌介导的水稻遗传转化方法获得t0转化植株;

17、鉴定t0转基因水稻植株的突变类型:利用扩增靶位点序列的引物sbeiib-pcr-f和sbeiib-pcr-r对t0转基因苗进行突变鉴定,核苷酸序列如seq id no.11和seq id no.12所示;

18、筛选无外源基因的t1突变植株;

19、再次鉴定无外源基因的t1植株的突变类型并获得目标基因纯合突变植株,培育即可得到改良淀粉组分的水稻。

20、作为本专利技术所述应用水稻ossbeiib基因突变体改良水稻淀粉组分的方法的一种优选方案,其中:所述靶位点包括sgrna的靶标序列,所述sgrna的靶序列为seq id no.1基因序列第21外显子的第20~39位。

21、作为本专利技术所述应用水稻ossbeiib基因突变体改良水稻淀粉组分的方法的一种优选方案,其中:所述目的片段的接头序列sgrna-sbeiib-f和sgrna-sbeiib-r的核苷酸序列如seq id no.13和seq id no.14所示。

22、作为本专利技术所述应用水稻ossbeiib基因突变体改良水稻淀粉组分的方法的一种优选方案,其中:所述载体包括基于crispr/cas9的胞嘧啶碱基编辑器和靶向ossbeiib基因的特异性核酸酶。

23、作为本专利技术所述应用水稻ossbeiib基因突变体改良水稻淀粉组分的方法的一种优选方案,其中:所述转化方法包括愈伤本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.水稻OsSBEIIb基因突变体,其特征在于:包括,

2.如权利要求1所述的水稻OsSBEIIb基因突变体在改良水稻淀粉组分中的应用。

3.一种应用水稻OsSBEIIb基因突变体改良水稻淀粉组分的方法,其特征在于:包括,

4.如权利要求3所述应用水稻OsSBEIIb基因突变体改良水稻淀粉组分的方法,其特征在于:所述靶位点包括sgRNA的靶标序列,所述sgRNA的靶序列为SEQ ID NO.1基因序列第21外显子的第20~39位。

5.如权利要求3所述应用水稻OsSBEIIb基因突变体改良水稻淀粉组分的方法,其特征在于:所述目的片段的接头序列sgRNA-SBEIIb-F和sgRNA-SBEIIb-R的核苷酸序列如SEQ IDNO.13和SEQ ID NO.14所示。

6.如权利要求3所述应用水稻OsSBEIIb基因突变体改良水稻淀粉组分的方法,其特征在于:所述载体包括基于CRISPR/Cas9的胞嘧啶碱基编辑器和靶向OsSBEIIb基因的特异性核酸酶。

7.如权利要求3所述应用水稻OsSBEIIb基因突变体改良水稻淀粉组分的方法,其特征在于:所述转化方法包括愈伤诱导、继代、侵染、恢复、筛选、分化、生根中的一种或多种。

8.如权利要求3所述应用水稻OsSBEIIb基因突变体改良水稻淀粉组分的方法,其特征在于:所述外源基因包含HPT标记基因、Cas9和gRNA元件。

9.生物材料,其特征在于:所述生物材料为下述任一种:

10.如权利要求1~7任一所述的应用水稻OsSBEIIb基因突变体改良水稻淀粉组分的方法,其特征在于:所述改善稻米品质为下述至少一种:

...

【技术特征摘要】

1.水稻ossbeiib基因突变体,其特征在于:包括,

2.如权利要求1所述的水稻ossbeiib基因突变体在改良水稻淀粉组分中的应用。

3.一种应用水稻ossbeiib基因突变体改良水稻淀粉组分的方法,其特征在于:包括,

4.如权利要求3所述应用水稻ossbeiib基因突变体改良水稻淀粉组分的方法,其特征在于:所述靶位点包括sgrna的靶标序列,所述sgrna的靶序列为seq id no.1基因序列第21外显子的第20~39位。

5.如权利要求3所述应用水稻ossbeiib基因突变体改良水稻淀粉组分的方法,其特征在于:所述目的片段的接头序列sgrna-sbeiib-f和sgrna-sbeiib-r的核苷酸序列如seq idno.13和seq id no.14所示。

6....

【专利技术属性】
技术研发人员:韦存虚任银会张辉王浩邹子寒林令尚张龙王娟程迎
申请(专利权)人:扬州大学
类型:发明
国别省市:

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