[发明专利]一种鉴别水稻低谷蛋白基因Lgc1的分子标记方法

说明书

一、技术领域

本发明涉及一种鉴别水稻低谷蛋白基因Lgc1的分子标记方法，属于农业生物技术工程，专用于含Lgc1基因的低谷蛋白水稻品种的鉴定和选育。

二、背景技术

蛋白质是稻米胚乳中第二大贮藏物质，同时也是人类植物蛋白消费的主要来源。依据其溶解特性的不同可分为4种：谷蛋白、醇溶蛋白、球蛋白以及清蛋白，其中谷蛋白含量较高，约占种子蛋白的60-80％，它是稻米蛋白中可供人体吸收的主要成分(Shewryand Casey，1999，Seed proteins，In：Shewry P.R.，Casey R.(eds.)，Kluwer academicpublishers，Dordrecht，The Netherlands，pp.1-10)，所以稻米营养价值的改善可通过提高谷蛋白含量得以实现。然而，对于肾脏病患者来说，谷蛋白的大量吸收会导致人体蛋白代谢的紊乱，进而造成病情恶化。因此，为满足肾脏病人对低可吸收蛋白的特定需求，培育综合性状优良的低谷蛋白新品种已成为当前功能性水稻育种的一个重要方向(Iida etal.，A rice mutant having a low content of glutelin and a high content of prolamine，Theor.Appl.Genet.，1993，87(3)：374-378)。

低谷蛋白突变体是进行低谷蛋白水稻品种选育的重要遗传资源，其主要特点为谷蛋白含量的大大降低以及醇溶蛋白含量的提高。Iida等(Iida et al.，A rice mutant having alow content of glutelin and a high content of prolamine，Theor.Appl.Genet.，1993，87(3)：374-378)通过化学诱变剂乙烯亚胺处理日本优种子，获得了低谷蛋白突变体NM67，利用它与原始亲本进行回交，选育出第一个低谷蛋白水稻品种LGC-1。Miyahara等(Miyahara et al.，Analysis of glutelin gene in rice low glutelin line LGC-1，Breeding Sci.，1996，46(Supply.1)：42；Miyahara et al.，Analysis of LGC-1，low glutelin mutant of rice，Gamma Field Symposia，1999，38：43-52)对LGC-1进行了深入研究，发现LGC-1中的低谷蛋白性状受单个显性基因控制，并将其定位在水稻第2染色体标记XNpb243和G365之间。通过类似物理和化学诱变的方法，Iida和曲乐庆等(Iida et al.，Mutants lackingglutelin subunits in rice：mapping and combination of mutated glutelin genes，Theor.Appl.Genet.，1997，94(2)：177-183；曲乐庆等，水稻种子贮藏谷蛋白2亚基减少突变体，植物学报，2001，4311)：1167-1171)还相继获得了多个低谷蛋白突变体，其中type-1、type-2和type-3分别受隐性单基因glu-1、glu-2和glu-3控制，RFLP分析的结果进一步表明，glu-1位于水稻第2染色体并与Lgc1等位，而glu-2和glu-3则分别位于第10和第1染色体。

随着现代分子生物学理论和技术的快速发展，LGC-1低谷蛋白变异的遗传机制得以阐明。Kusaba等(Kusaba et al.，Low glutelin content1：A dominant mutation that suppressesthe glutelin multigene family via RNA silencing in rice，The plant cell，2003，15(6)：1455-1467)研究认为LGC-1发生低谷蛋白突变是RNA沉默的结果，在正常粳稻品种日本优中，两个核苷酸序列相似性达99.8％的GluB亚族基因-GluB4和GluB5通过一段DNA序列尾尾相连；而在LGC-1突变体中，GluB5基因的3’端及其下游一段3.5Kb的DNA发生缺失，丧失了终止子的GluB5在转录时发生通读，从而与GluB4一起形成RNA的发夹结构，并通过RNAi特异降解B亚族的谷蛋白基因，导致LGC-1表现低谷蛋白特性。