增加小麦籽粒中的纤维的方法技术

本申请涉及用于具有增加的膳食纤维的小麦的方法。公开了通过在小麦醇溶蛋白盒结合因子中提供突变来增加膳食纤维的方法。子中提供突变来增加膳食纤维的方法。子中提供突变来增加膳食纤维的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】增加小麦籽粒中的纤维的方法
[0001]本申请要求2020年9月7日提交的美国临时专利申请序列号63/075,278的优先权，其全部内容通过引用在此并入。
[0002]这项专利技术是在美国国立卫生研究院授予的DK097976下在政府支持下完成的。政府对本专利技术具有一定权利。


[0003]本文公开了用于提供具有增加的纤维含量的小麦的方法和组合物。

技术介绍

[0004]小麦是一种重要的和战略性谷类作物，并且是大约20亿人(占世界人口的36％)的最重要的主食。在世界范围内，小麦提供了近55％的碳水化合物和20％的消耗食物卡路里。小麦在种植面积和产量上超过了所有其他籽粒作物(包括水稻、玉米等)并在广泛的气候条件下栽培。
[0005]小麦基因组是人类基因组的五倍，并且是水稻基因组的四十倍。此外，面包小麦(普通小麦(Triticum aestivum))是六倍体，在每个细胞核中有三个完整的基因组，称为A、B和D。硬粒小麦(硬粒小麦(Triticum durum)或圆锥小麦(Triticum turgidum)硬粒小麦亚种)是具有商业重要性的主要四倍体小麦品种，如今被广泛栽培。硬粒小麦有两个完整的基因组，A和B，并且广泛用于制作意大利面食。
[0006]当前世界上许多地区的问题是超重或肥胖的成人和儿童越来越普遍。根据FDA的数据，美国几乎40％的成年人肥胖，并且70％超重或肥胖。经常建议在饮食中增加纤维以帮助促进减肥，减少肥胖，降低冠心病和结肠癌的风险，并且改善整体健康。膳食纤维的一些生理作用包括降低血压、胆固醇和血糖水平。纤维也有助于促进饱腹感，并且通过增加排便和矿物质吸收来改善肠道健康。膳食纤维的来源包括籽粒，如小麦。
[0007]需要增加纤维的消耗以对抗肥胖症，降低其他类型疾病的发病率，并且提供纤维带来的通便和其他益处。因为其在许多消费者的饮食中很普遍，从而增加小麦的纤维含量将有助于增加总的纤维消耗。尽管很久以来就感觉到了这种需要，但是增加小麦纤维含量的方法的鉴定进展缓慢，因为除了其他可能的原因之外，在如今的商业小麦栽培品种中遗传多样性有限，小麦基因组复杂，并且已知增加小麦中的纤维的方法很少。
[0008]本申请旨在克服现有技术中的这些和其他缺陷。
附图说明
[0009]图1显示了小麦(WPBF_A(SEQ ID NO:3)、WPBF_D(SEQ ID NO:6)和WPBF_B(SEQ ID NO:9))和大麦(SEQ ID NO:12)的小麦醇溶蛋白盒结合因子(“Wheat Prolamin
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box Binding Factor；WPBF”)的蛋白质序列比对。结合单锌指的DNA(“DNAbinding with one finger；DoF”)结构域用方框标出，并且高度保守的残基用粗体表示。
[0010]图2是来自WPBF高纤维突变体品系(WPBF20A和20B)的小麦籽粒与来自野生型对照
(WPBF21)的籽粒以及来自常规北部平原或Express品种的籽粒相比较的摄影图像。

技术实现思路

[0011]本申请的一个方面涉及一种增加小麦籽粒中的纤维的方法。所述方法涉及提供包含小麦醇溶蛋白盒结合因子(WPBF)基因的小麦植株或植株部分，并且将人诱导的突变引入WPBF基因中，其中所述突变有效地产生如下小麦植株，所述小麦植株能够产生与来自没有突变的小麦植株的小麦籽粒相比具有增加的纤维的小麦籽粒。
[0012]本申请的另一方面涉及一种产生膳食纤维的方法。所述方法涉及提供包含在小麦醇溶蛋白盒结合因子(WPBF)基因中的人诱导的突变的小麦植株，其中所述突变使得小麦植株产生与没有突变的小麦植株相比具有增加的纤维的籽粒，并且从所述小麦植株的籽粒中获得纤维。
[0013]本申请的另一方面涉及一种能够产生具有提高的纤维含量的籽粒的小麦植株，所述小麦植株包含在小麦醇溶蛋白盒结合因子(WPBF)基因中的人诱导的突变，其中所述突变与来自没有所述突变的小麦植株的籽粒相比有效地提高了小麦植株的籽粒中的纤维。
[0014]本申请的另一方面涉及一种选择具有高纤维含量的小麦籽粒的方法。所述方法涉及将人诱导的突变引入小麦植株或植株部分中，从而产生具有突变的小麦植株，其中小麦植株产生籽粒。所述方法还涉及从所产生的小麦植株中鉴定出胚大于来自野生型小麦植株的小麦籽粒的胚的籽粒，并且选择具有较大胚的籽粒作为具有较高纤维含量的小麦籽粒。
[0015]本专利技术人发现了通过突变和修饰基因来增加小麦的膳食纤维组分的方法，这些基因以前从未被认为或知道参与产生具有增加的膳食纤维的籽粒。本文令人惊讶地显示，WPBF基因的突变增加了小麦籽粒和面粉中的纤维含量。出乎意料的是，在突变植株的小麦籽粒中增加的一种纤维组分被鉴定为抗性淀粉，这是一种不容易消化成葡萄糖而是保留到下消化道(在那里发酵)的淀粉形式。
具体实施方式
[0016]本申请的第一方面涉及一种增加小麦籽粒中的纤维的方法。所述方法涉及提供包含小麦醇溶蛋白盒结合因子(WPBF)基因的小麦植株或植株部分，并且将人诱导的突变引入WPBF基因中，其中所述突变有效地产生如下小麦植株，所述小麦植株能够产生与来自没有突变的小麦植株的小麦籽粒相比具有增加的纤维的小麦籽粒。
[0017]如本文所使用，“纤维”包括具有3个或更多个单体单元的不可消化的可溶性和不溶性碳水化合物。在小麦中，纤维在被称为麸皮的籽粒外层中含量丰富，并且包括阿拉伯木聚糖和纤维素。除麸皮外，在淀粉胚乳的细胞壁中也发现了阿拉伯木聚糖。果聚糖是小麦中的膳食纤维的另一种组分，占籽粒的约1％
‑
2.5％。果聚糖是快速消化的含有果糖的短寡糖聚合物。β
‑
葡聚糖是一种由D
‑
葡萄糖单体通过β
‑
糖苷键连接的多糖，占小麦纤维的<1％。传统品种中淀粉的次要组分(<1％)抗消化，被认为是一种称为抗性淀粉的理想的膳食纤维。
[0018]小麦醇溶蛋白盒结合因子(WPBF)(结合单锌指的DNA(DoF)转录因子)在种子发育期间作为醇溶蛋白基因表达的活化剂。WPBF是储存蛋白基因表达的活化剂。在中央胚乳发育期间，编码储存蛋白的基因的转录通过需要结合特定DNA基序(包括胚乳盒(“EB”)和ACAA基序)的转录因子的途径而在时间和空间上受到调节。EB具有两个不同的蛋白结合位点：
GCN4样基序和醇溶蛋白盒。
[0019]Dof蛋白是具有高度保守的DNA结合结构域的植物转录因子。由约50
‑
60个氨基酸残基构成的Dof结构域类似于GATA1和类固醇激素受体的Cys2/Cys2锌指DNA结合结构域，但与锌指结构域相比具有更长的推定环。
[0020]大麦醇溶蛋白盒结合因子中最近发现的突变被证明是突变体lys3a中高赖氨酸含量和低大麦醇溶蛋白(hordein)(种子储存蛋白)表型的原因(Moehs等人,“Development of De本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种增加小麦籽粒中的纤维的方法，所述方法包括：提供包含小麦醇溶蛋白盒结合因子(WPBF)基因的小麦植株或植株部分，以及将人诱导的突变引入所述WPBF基因中，其中所述突变有效地产生如下小麦植株，所述小麦植株能够产生与来自没有所述突变的小麦植株的小麦籽粒相比具有增加的纤维的小麦籽粒。2.如权利要求1所述的方法，其中将所述突变引入A基因组、B基因组或D基因组的所述WPBF基因中。3.如权利要求1所述的方法，其中将所述突变引入A基因组和B基因组的所述WPBF基因中的每一个中。4.如权利要求1所述的方法，其中将所述突变引入A基因组和D基因组的所述WPBF基因中的每一个中。5.如权利要求1所述的方法，其中将所述突变引入B基因组和D基因组的所述WPBF基因中的每一个中。6.如权利要求1所述的方法，其中将所述突变引入A基因组、B基因组和D基因组的所述WPBF基因中的每一个中。7.如权利要求1至6中任一项所述的方法，其中所述突变是纯合的。8.如权利要求1所述的方法，其中所述增加的纤维包含抗性淀粉。9.如权利要求1所述的方法，其中所述增加的纤维包含果聚糖。10.如权利要求1所述的方法，其中所述增加的纤维包含可溶性纤维和不溶性纤维。11.如权利要求1所述的方法，其中所述引入通过化学诱变进行。12.如权利要求11所述的方法，其中所述化学品是EMS。13.如权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：J，
申请(专利权)人：阿凯笛亚生物科学公司，
类型：发明
国别省市：