一种六基因组合在水稻种子中提高VB2含量的应用及方法技术

一种六基因组合在水稻种子中提高VB2含量的应用及方法，将酿酒酵母中的ScRIB1、ScRIB7、ScRIB2、ScRIB3、ScRIB4和ScRIB5基因序列分别进行优化，获得ScRIB1S、ScRIB7S、ScRIB2S、ScRIB3S、ScRIB4S和ScRIB5S六个基因序列，之后分别与水稻胚乳特异储存蛋白GluB

【技术实现步骤摘要】
一种六基因组合在水稻种子中提高VB2含量的应用及方法


[0001]本专利技术属于农作物基因工程领域，具体涉及ScRIB1S、ScRIB7S、ScRIB2S、ScRIB3S、ScRIB4S和ScRIB5S基因在水稻种子中提高VB2含量的应用及方法。

技术介绍

[0002]维生素B2(VB2，核黄素)是生物体内生化反应中多种酶的组成部分，可促进脂肪、蛋白质、碳水化合物和核酸的代谢，VB2具有维护皮肤和粘膜的生理功能，它是生命活动不可缺少的维生素。身体长期、严重缺乏VB2是导致癌症、肿瘤的根本原因；各种消化道溃疡、出血、肿块、息肉、肝硬化也都是因为缺乏VB2引起的；痔疮也是因为缺乏VB2引起的。女性的宫颈糜烂也是因为缺乏VB2引起的；通常所说的“上火”就是VB2短期、急剧缺乏症，及时、足量补充VB2，上述这些症状都会减轻直到痊愈。植物中，VB2主要存在于谷物的皮、壳当中，在谷物加工过程中约有50％都流失了。
[0003]稻米的蛋白和活性营养成分主要存在于种皮和胚中，而日常使用的精米则是去掉种皮和胚的胚乳(主要成分是淀粉)，其营养价值大大下降。因此通过基因工程在胚乳中增加强化合成特定的营养成分和功能性物质，是功能性水稻育种的主要目标。如在胚乳中产生胡萝卜素的“黄金大米”，以及以胚乳作为生物反应器生产具有生物活性的“人血清蛋白米”等。由于现代人的饮食结构导致了人体无法从食物中获取足够的VB2，所以大多数人都处于缺乏VB2的状态。为此，本专利主要通过4价基因同时转化水稻，从而获得富含VB2的水稻新种质。该新种质的获得将会使足够的VB2在加工之后仍然保留在精米中。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供ScRIB1S、ScRIB7S、ScRIB2S、ScRIB3S、ScRIB4S和ScRIB5S基因在水稻种子中提高VB2含量的应用及方法，利用该方法获得的水稻种子，其胚乳中的维生素含量与野生型水稻种子相比，提高了大约3.4倍，既可以直接用于食用，也可以作为生产VB2的原材料种子，对于新型功能性作物育种具有重要的指导意义和生产应用价值，另外，本专利技术所获得的VB2含量显著提高的水稻新种质还可以作为原始材料从而获得多种维生素含量提高的水稻新种质。
[0005]为了达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]六基因组合在水稻种子中提高VB2含量的应用，其特征在于，所述六基因分别为ScRIB1S、ScRIB7S、ScRIB2S、ScRIB3S、ScRIB54和ScRIB5S基因，所述ScRIB1S基因的具体核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示，所述ScRIB7S基因的具体核苷酸序列如SEQ ID NO.2所示，所述ScRIB2S基因的具体核苷酸序列如SEQ ID NO.3所示，所述ScRIB3S基因的具体核苷酸序列如SEQ ID NO.4所示，所述ScRIB4S基因的具体核苷酸序列如SEQ ID NO.5所示，所述ScRIB5S基因的具体核苷酸序列如SEQ ID NO.6所示。
[0007]进一步，所述ScRIB1S、ScRIB7S、ScRIB2S、ScRIB3S、ScRIB4S和ScRIB5S基因分别由酿酒酵母中的ScRIB1、ScRIB7、ScRIB2、ScRIB3、ScRIB4和ScRIB5基因优化得到。
[0008]进一步，所述ScRIB1S、ScRIB7S、ScRIB2S、ScRIB3S、ScRIB54和ScRIB5S六基因在水稻种子中的表达顺序为ScRIB1S
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ScRIB7S
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ScRIB2S
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ScRIB3S
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ScRIB4S
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ScRIB5S。
[0009]利用上述的六基因组合提高水稻种子胚乳中VB2含量的方法，包括以下步骤：
[0010]1)将根据水稻的密码子偏好性对酿酒酵母的ScRIB1、ScRIB7、ScRIB2、ScRIB3、ScRIB4和ScRIB5基因的序列进行优化，获得ScRIB1S、ScRIB7S、ScRIB2S、ScRIB3S、ScRIB4S和ScRIB5S六个基因序列，所述ScRIB1S基因的具体核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示，所述ScRIB7S基因的具体核苷酸序列如SEQ ID NO.2所示，所述ScRIB2S基因的具体核苷酸序列如SEQ ID NO.3所示，所述ScRIB3S基因的具体核苷酸序列如SEQ ID NO.4所示，所述ScRIB4S基因的具体核苷酸序列如SEQ ID NO.5所示，所述ScRIB5S基因的具体核苷酸序列如SEQ ID NO.6所示；
[0011]2)将ScRIB1S、ScRIB7S、ScRIB2S、ScRIB3S、ScRIB4S和ScRIB5S六个基因分别与水稻胚乳特异储存蛋白GluB
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1基因启动子和终止子融合，分别构建基因表达盒；
[0012]3)将步骤2)获得的6个基因表达盒元件分别连接入植物表达载体，获得含ScRIB1S、ScRIB7S、ScRIB2S、ScRIB3S、ScRIB4S和ScRIB5S六基因表达盒的植物多基因转化载体；
[0013]4)将步骤3)中获得的植物多基因转化载体转入农杆菌，转化至水稻愈伤组织，获得胚乳中维生素含量提高的水稻。
[0014]优选的，步骤2)中，所述水稻胚乳特异性储存蛋白GluB
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1基因启动子序列如SEQ ID NO.7所示；水稻胚乳特异性储存蛋白GluB
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1基因终止子序列如SEQ ID NO.8所示。
[0015]优选地，步骤3)中，所述植物表达载体为pCAMBIA1301。
[0016]优选的，步骤4)中，所述水稻为水稻品种中花11。
[0017]本专利技术将酿酒酵母的ScRIB1基因、ScRIB7基因、ScRIB2基因、ScRIB3基因、ScRIB4基因和ScRIB5基因进行优化，优化后的基因称为ScRIB1S基因、ScRIB7S基因、ScRIB2S基因、ScRIB3S基因、ScRIB4S基因和ScRIB5S基因，再转入水稻，并使六基因在水稻种子中按照ScRIB1S
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ScRIB7S
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ScR IB2S
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ScRIB3S
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ScRIB4S
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ScRIB5S顺序进行表达，获得水稻新品种从而提高水稻种子胚乳中维生素B2含量，与野生型水稻种子相比，胚乳中维生素B2含量提高了大约3.4倍。
[0018]在酿酒酵母中核黄素合成途径的两个必需前体是GTP和ribulose
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phosphate(Ribu5P)，这两个前体在ScRIB1、ScRIB7、ScRIB2、ScRIB3、ScRIB4和ScRIB5基因的酶促反应下生物合成核黄素，本专利技术通过优化上述六个基因，使其能够在水稻中完全表达，增加水稻中VB2的含量。
[0019]本专利技术通过优化六种基因，优化原则本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.六基因组合在水稻种子中提高VB2含量的应用，其特征在于，所述六基因分别为ScRIB1S、ScRIB7S、ScRIB2S、ScRIB3S、ScRIB54和ScRIB5S基因，所述ScRIB1S基因的具体核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示，所述ScRIB7S基因的具体核苷酸序列如SEQ ID NO.2所示，所述ScRIB2S基因的具体核苷酸序列如SEQ ID NO.3所示，所述ScRIB3S基因的具体核苷酸序列如SEQ ID NO.4所示，所述ScRIB4S基因的具体核苷酸序列如SEQ ID NO.5所示，所述ScRIB5S基因的具体核苷酸序列如SEQ ID NO.6所示。2.如权利要求1所述的六基因组合在水稻种子中提高VB2含量的应用，其特征在于，所述ScRIB1S、ScRIB7S、ScRIB2S、ScRIB3S、ScRIB4S和ScRIB5S基因分别由酿酒酵母中的ScRIB1、ScRIB7、ScRIB2、ScRIB3、ScRIB4和ScRIB5基因优化得到。3.如权利要求1所述的六基因组合在水稻种子中提高VB2含量的应用，其特征在于，所述ScRIB1S、ScRIB7S、ScRIB2S、ScRIB3S、ScRIB54和ScRIB5S六基因在水稻种子中的表达顺序为ScRIB1S
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ScRIB7S
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ScRIB2S
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ScRIB3S
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ScRIB4S
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ScRIB5S。4.利用如权利要求1或2或3所述的六基因组合提高水稻种子胚乳中VB2含量的方法，包括以下步骤：1)将根据水稻的密码子偏好性对酿酒酵母的ScRIB1、ScRIB7、ScRIB2、ScRIB3、ScRIB4和ScRIB5基因的序列进行优化，获得ScRIB1...

【专利技术属性】
技术研发人员：田永生，许晶，姚泉洪，彭日荷，高建杰，王波，李振军，付晓燕，张福建，邓永东，张文慧，
申请(专利权)人：上海市农业科学院，
类型：发明
国别省市：