水稻OsFIE1突变型基因及其编码蛋白与应用制造技术

本发明专利技术水稻OsFIE1突变型基因及其编码蛋白与应用，属于生物育种技术领域。OsFIE1突变型基因包括在OsFIE1野生型基因的第508

【技术实现步骤摘要】
水稻OsFIE1突变型基因及其编码蛋白与应用


[0001]本专利技术属于生物育种
，具体涉及水稻OsFIE1突变型基因及其编码蛋白与应用。

技术介绍

[0002]水稻是我国最重要的粮食作物，其产量和品质一直是遗传育种重点。我国人口持续增长、经济持续发展，人均耕地面积与自然资源减少，以及高低温、干旱洪水等恶劣环境时有发生。因此，需要选育高产、高品质、适应性强、抗病的品种，保障我国粮食安全和人民的生活需求。
[0003]水稻籽粒(又称为糙米或全谷物)主要是由种皮、胚和胚乳组成，其中胚乳根据细胞形态和功能不同，可以分为糊粉细胞和内胚乳细胞。内胚乳细胞主要积累淀粉和蛋白质，而糊粉层富含贮藏蛋白、脂类、维生素、膳食纤维和矿物质等更为丰富的营养物质。市场上加工好的精米已经被去除种皮、胚和糊粉层，造成稻米营养的大量流失。随着经济发展以及对健康生活的追求，精白米和精白面已经不能完全满足人民群众对“吃得健康”的要求。《中国居民膳食指南(2022)》推荐成年人每人每天摄入谷类200
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300g，其中包含全谷物和杂豆类50
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150g，市场对具有更丰富、更均衡养分的粗粮需求日益加大。
[0004]对于一般水稻品种，在籽粒背侧通常有3
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4层糊粉层，而腹侧仅有1
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2层。通过增加糊粉层厚度，可以提高稻米的营养品质。寻找糊粉层增厚的优异种质并发掘其调控基因，对高营养稻米育种和遗传改良具有重要意义。此外，通过植物工程技术，可以加快常规育种的育种周期、提高定向选择效率。为了准确有效的开展现代分子遗传育种，需要对决定相关重要目标性状的基因进行精细准确的研究。故此，利用现代分子遗传技术开展水稻糊粉层相关研究，将有助于水稻分子遗传育种，为其提供精准的基因资源。
[0005]本专利技术通过对一个水稻基因OsFIE1的功能研究，发现其功能突变后可以显著增加水稻糊粉层厚度，对于提高稻米品质具有重要应用潜力。迄今为止，没有研究发表过有关水稻OsFIE1基因对糊粉层发育调控的内容，也未有其在水稻育种中的应用报导。

技术实现思路

[0006]针对上述现有技术中存在的问题，本专利技术的目的在于设计提供水稻OsFIE1突变型基因及其编码蛋白与应用。本专利技术发现水稻基因OsFIE1参与调控水稻籽粒糊粉层发育。通过CRISPR/Cas9技术定点编辑OsFIE1基因，使正常OsFIE1蛋白功能丧失，获得籽粒糊粉层稳定增厚的材料，提高稻米营养价值。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0008]一方面，本专利技术提供了水稻OsFIE1突变型基因，所述OsFIE1突变型基因包括在OsFIE1野生型基因的第508
‑
514位核苷酸缺失，共7个核苷酸缺失；或者，在OsFIE1野生型基因的第513
‑
514位和第627
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628位核苷酸同时缺失，共4个核苷酸缺失。
[0009]所述的水稻OsFIE1突变型基因，所述在OsFIE1野生型基因的第508
‑
514位核苷酸
缺失突变形成的OsFIE1突变型基因的核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示，在OsFIE1野生型基因的第513
‑
514位和第627
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628位核苷酸同时缺失突变形成的OsFIE1突变型基因的核苷酸序列如SEQ ID NO.2所示。
[0010]第二方面，本专利技术提供了水稻OsFIE1突变型蛋白，由所述的水稻OsFIE1突变型基因编码获得的。
[0011]所述的水稻OsFIE1突变型蛋白，在OsFIE1野生型基因的第508
‑
514位核苷酸缺失形成的OsFIE1突变型基因编码的OsFIE1突变型蛋白的氨基酸序列如SEQ ID NO.3所示，在OsFIE1野生型基因的第513
‑
514位和第627
‑
628位核苷酸同时缺失突变形成的OsFIE1突变型基因编码的OsFIE1突变型蛋白的氨基酸序列如SEQ ID NO.4所示。
[0012]第三方面，本专利技术提供了OsFIE1基因突变型水稻，使水稻包含所述的OsFIE1突变型基因，或，使水稻表达所述的OsFIE1突变型蛋白。
[0013]所述的OsFIE1基因突变型水稻，所述OsFIE1基因突变型水稻的获得方法包括转基因、杂交、回交或无性繁殖。
[0014]所述的OsFIE1基因突变型水稻，所述转基因的方法包括：在诱导培养基上诱导水稻愈伤；同时采用CRISPR/Cas9方法对OsFIE1基因进行定点编辑，将获得的CRISPR/Cas9基因编辑载体转化到农杆菌，再通过农杆菌侵染水稻愈伤，随后在培养基上对愈伤进行筛选、分化、生根成苗；将完整的转基因苗移入稻田种植，并通过单株测序鉴定得到正确编辑OsFIE1的转基因植株；
[0015]其中，CRISPR/Cas9基因编辑载体包含OsFIE1突变型基因的前导靶向序列OsFIE1
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SG。
[0016]CRISPR/Cas9技术定点编辑OsFIE1基因，使正常OsFIE1蛋白功能丧失，获得籽粒糊粉层稳定增厚的材料。本专利技术对所述OsFIE1编辑载体转化根癌农杆菌、含有载体的根癌农杆菌转化水稻两个试验方法上没有特殊限定，均采用常规转化方法。
[0017]所述的OsFIE1基因突变型水稻，所述OsFIE1突变型基因的前导靶向序列OsFIE1
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SG的核苷酸序列如SEQ ID NO.5所示。
[0018]第四方面，本专利技术提供了任一项所述的OsFIE1基因突变型水稻在增加水稻糊粉层厚度中的应用。
[0019]第五方面，本专利技术提供了一种试剂盒，包含所述的水稻OsFIE1突变型基因或所述的OsFIE1突变型蛋白、核苷酸序列如SEQ ID NO.8所示的引物OsFIE1
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cxF、核苷酸序列如SEQ ID NO.9所示的引物OsFIE1
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cxR。
[0020]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0021]本专利技术利用CRISPR/Cas9基因编辑技术，对OsFIE1(LOC_Os08g04290)进行定点编辑。通过对编辑材料的性状考察发现，相比于未编辑的野生型材料，编辑材料的营养生长未见异常，但是编辑材料的籽粒糊粉层显著增加，脂肪、维生素和矿质元素等营养成分的含量显著或极显著升高。本专利技术提供的基因编辑材料在不影响水稻其他农艺性状的前提下提高了稻米营养品质，为分子遗传育种提供了遗传种质资源，在选育高营养价值水稻品种中具有重要应用价值。
附图说明
[0022]图1为水稻OsFIE1的基因结构图；
[0023]图2为水稻OsFIE1基因编辑材料的测序峰图；
[0024]图3为OsFIE1功能缺失材料的推导编码蛋白序列与对照野生型Kitaake蛋白序列比对结果；
[0025本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.水稻OsFIE1突变型基因，其特征在于，所述OsFIE1突变型基因包括在OsFIE1野生型基因的第508
‑
514位核苷酸缺失；或者，在OsFIE1野生型基因的第513
‑
514位和第627
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628位核苷酸同时缺失。2.如权利要求1所述的水稻OsFIE1突变型基因，其特征在于，所述在OsFIE1野生型基因的第508
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514位核苷酸缺失突变形成的OsFIE1突变型基因的核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示，在OsFIE1野生型基因的第513
‑
514位和第627
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628位核苷酸同时缺失突变形成的OsFIE1突变型基因的核苷酸序列如SEQ ID NO.2所示。3.水稻OsFIE1突变型蛋白，其特征在于，由权利要求1或2所述的水稻OsFIE1突变型基因编码获得的。4.如权利要求3所述的水稻OsFIE1突变型蛋白，其特征在于，在OsFIE1野生型基因的第508
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514位核苷酸缺失形成的OsFIE1突变型基因编码的OsFIE1突变型蛋白的氨基酸序列如SEQ ID NO.3所示，在OsFIE1野生型基因的第513
‑
514位和第627
‑
628位核苷酸同时缺失突变形成的OsFIE1突变型基因编码的OsFIE1突变型蛋白的氨基酸序列如SEQ ID NO.4所示。5.OsFIE1基因突变型水稻，其特征在于，使水稻包含如权利要求1/2...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈忱，成晓俊，张素，曹思嘉，周健，
申请(专利权)人：扬州大学，
类型：发明
国别省市：