一种控制稻米品质的热激蛋白家族基因HSP110-3及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种控制稻米品质的热激蛋白家族基因HSP110

【技术实现步骤摘要】
一种控制稻米品质的热激蛋白家族基因HSP110
‑
3及其应用


[0001]本专利技术属于基因工程
，具体涉及一种控制稻米品质的热激蛋白家族基因HSP110
‑
3及其应用。

技术介绍

[0002]水稻是世界上最重要的粮食作物之一，全世界种植水稻的国家和地区有 100多个。随着人们生活水平的不断改善，对稻米品质的要求也越来越高，不断改善稻米的品质也一直是水稻育种家们追求的育种目标。稻米品质主要包含研磨品质、外观品质、营养品质和蒸煮食味品质等四个主要方面，稻米垩白是评价稻米外观品质的重要指标，影响稻米外观品质的因素有很多，而垩白的形成主要是由遗传基因决定，且在品种间差异比较大。因此，对控制稻米垩白的基因进行发掘，并解析其影响稻米垩白的形成机理，并应用于水稻等禾谷类作物优质品种的培育，具有重要的理论意义和生产应用潜力。
[0003]在过去20年，随着DNA标记和基因组测序技术的快速发展，影响稻米品质的QTL逐渐被发现并被克隆研究。而影响垩白形成的主要原因有遗传因素和环境因素。遗传因素主要有淀粉合成相关基因如：Wx、AGPase、SSI、 SSII、SIII等，这些基因突变会直接导致稻米淀粉合成受阻，进而直接导致籽粒垩白形成；蛋白合成及转运相关基因如：OsAAP6、OsGluA2、OsRab5a、 OsVPEI等，这些基因的突变会导致蛋白合成以及运输过程受阻，间接影响蛋白体的形成以及导致垩白的产生；脂肪酸合成及转运基因如：OsLTPL36、 LOX3、OsFAD2
‑<br/>1等基因突变会导致脂类物质合成及转运受阻导致垩白形成。此外，受高温环境影响因子基因如OsbZIP58、FLO2、OsMSD7、cpHSP70
‑
2 会直接或间接影响一些营养物质合成相关基因的表达进而导致籽粒垩白形成。仅利用某一个控制垩白性状的QTL或基因较大幅度降低水稻的垩白性状几乎是不可能的，而多个有利基因的聚合才是降低垩白的有效途径，利用性状关联开展水稻的品质改良也是降低稻米垩白简洁有效的方法。目前被发现的控制垩白性状的基因还不足够，需要克隆更多的控制垩白性状的基因或发掘更多的低垩白等位基因，并开发出实用的与垩白性状紧密连锁的分子标记或基因内的功能标记，以用于垩白性状改良的分子育种。因此研究参与并调控垩白形成的基因，对于提高稻米品质具有重要的研究意义。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中的上述不足，本专利技术提供一种控制稻米品质的热激蛋白家族基因HSP110
‑
3及其应用，该基因参与并调控垩白形成，有利于提高稻米品质。
[0005]为实现上述目的，本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0006]一种控制稻米品质的热激蛋白家族基因HSP110
‑
3，该基因的核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示。
[0007]一种热激蛋白家族基因HSP110
‑
3编码的蛋白质，该蛋白质的氨基酸序列如SEQ ID NO.2所示。
[0008]进一步地，热激蛋白家族基因HSP110
‑
3在调控稻米品质的应用。
[0009]进一步地，热激蛋白家族基因HSP110
‑
3在水稻等禾谷类作物品种培育中的应用。
[0010]一种包含热激蛋白家族基因HSP110
‑
3的表达载体。
[0011]一种包含热激蛋白家族基因HSP110
‑
3的工程菌。
[0012]一种调控稻米品质的生物制剂，包括热激蛋白家族基因HSP110
‑
3。
[0013]本专利技术的有益效果为：
[0014]本专利技术克隆了一种控制稻米品质的热激蛋白基因HSP110
‑
3，通过 CRISPR/Cas9基因编辑技术对野生型稻米中的基因HSP110
‑
3进行敲除后，转基因株系籽粒表现出垩白粒率显著升高，表明该基因参与并调控垩白的形成，具有调控稻米品质的功能，能够用于水稻等禾谷类作物的优质品种培育，也为其他物种中同源基因的克隆和研究提供了参考。
附图说明
[0015]图1为HSP110
‑
3基因在水稻全生育期时空表达谱。
[0016]图2为CRISPR/Cas9系统载体图谱。
[0017]图3为HSP110
‑
3基因CRISPR/Cas9靶位点信息。
[0018]图4为报告基因GUS载体图谱。
[0019]图5为HSP110
‑
3的GUS转基因植株不同组织部位染色结果。
[0020]图6为HSP110
‑
3转基因株系表型及考种数据；其中，a为转基因株系与野生型株系的植株株叶形态比较图；b为转基因株系与野生型株系穗部比较图；c为转基因株系与野生型株系的籽粒粒长和粒宽比较图；d为转基因株系与野生型株系的糙米垩白面积比较图；e为转基因株系与野生型株系的精米外观比较图；f为转基因株系与野生型株系的穗长比较；g为转基因株系与野生型株系的分蘖数比较；h为基因株系与野生型株系植株株高比较；i 为转基因株系与野生型株系粒长比较；j为转基因株系与野生型株系粒宽比较；k为转基因株系与野生型株系垩白粒率比较；l为转基因株系与野生型株系籽粒精米垩白面积比较；m为转基因株系与野生型株系精米垩白度比较； n为转基因株系与野生型株系精米白度比较；o为转基因株系与野生型株系精米透明度比较；“**”表示在0.01水平下差异显著。
具体实施方式
[0021]下面对本专利技术的具体实施方式进行描述，以便于本
的技术人员理解本专利技术，但应该清楚，本专利技术不限于具体实施方式的范围，对本
的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本专利技术的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本专利技术构思的专利技术创造均在保护之列。
[0022]实施例
[0023]1、qPCR引物设计
[0024]HSP110
‑
3蛋白由578个氨基酸组成，对应基因包含了1737个核苷酸；使用软件Primer5分别在HSP110
‑
3基因的exon区设计了一对定量引物， LHY53F(5
’‑
GCTGGCAATGTCCTCAGGGTAT
‑3’
)， LHY53R(5
’‑
CAGGTCAAGCGTACTGCCATACA
‑3’
)。
[0025]2、HSP110
‑
3基因在水稻全生育期时空表达谱分析
[0026]提取水稻根、苗期叶片、灌浆期旗叶、茎、节间、幼穗3cm处、幼穗 12cm处和开花后
5d、10d、15d、20d和25d的颖果中RNA，反转录后利用 qPCR进行表达量分析，如图1所示。
[0027]结果表明：HSP110
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种控制稻米品质的热激蛋白家族基因HSP110
‑
3，其特征在于，所述热激蛋白家族基因HSP110
‑
3的核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示。2.一种权利要求1所述热激蛋白家族基因HSP110
‑
3编码的蛋白质，其特征在于，所述蛋白质的氨基酸序列如SEQ ID NO.2所示。3.权利要求1所述热激蛋白家族基因HSP110
‑
3在调控稻米品质...

【专利技术属性】
技术研发人员：涂斌，刘品，罗珊，李婷，李仕贵，陈薇兰，钦鹏，王玉平，马炳田，袁华，张晓禹，唐诗闻，康亮珠，
申请(专利权)人：四川农业大学，
类型：发明
国别省市：