[发明专利]通过增厚糊粉层来提高水稻营养成分含量的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种通过增加糊粉层厚度来培育高营养优质作物的遗传工程方法，特别涉及一种通过增厚糊粉层来提高水稻营养成分含量的方法。

背景技术

禾谷类作物特别是水稻，小麦和玉米的胚乳为人类提供了最大的粮食来源。三倍体的胚乳是双受精的产物。以水稻为例，其成熟胚乳由两部分组成：外部的2-3层细胞构成的糊粉层和内部的失去细胞结构的淀粉胚乳。由活细胞构成的糊粉层胚乳像一个口袋一样包裹着内部的经历程序化死亡过程的无生命的淀粉胚乳。淀粉胚乳的主要成分是由长链多糖构成的大分子碳水化合物，为人类提供的主要是能量，蛋白质、脂肪和维生素的含量极少。而糊粉层胚乳则富含各种矿物成分以及维生素、蛋白质、脂类等。

用于高营养水稻育种的技术总的来说有杂交育种、突变育种、组织培养及外源基因导入等方法。在以往的高蛋白育种实践中曾有人尝试辐射诱变育种和常规远源杂交育种等方法，但由于普遍存在高变异株系不丰产、远源杂交不亲和以及后代分离等问题而收效甚微。瑞士的一位学者，采用生物技术，将水仙中的β-胡萝卜素转移到水稻之中，育成了富含维生素A的“金稻”品种(Golden rice)；Goto等成功地将大豆铁蛋白基因转移到水稻，获得铁含量比一般水稻高3倍的水稻；Lucca等也通过转基因途径获得铁含量较高的水稻；Ye等将psy、crytl、lyc等外源基因导入到水稻中取得显著进展。但这些外源基因导入的方法往往只能改变特定营养成分的含量，限制了培育品种的推广应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种培育营养成分含量提高的水稻的方法。

本发明所提供的培育营养成分含量提高的水稻的方法，包括增厚出发水稻(野生型水稻)的糊粉层得到营养成分高于所述出发水稻(野生型水稻)的目的水稻的步骤。

所述营养成分具体可为下述4种成分中的至少一种：蛋白质、锌、铁和脂肪。

其中，可选用常规方法来增厚出发水稻(野生型水稻)的糊粉层，如诱变、转入可使糊粉层增厚的基因。

所述方法中，在所述增厚出发水稻(野生型水稻)的糊粉层后，还包括检测糊粉层厚度，选择与所述出发水稻(野生型水稻)相比糊粉层增厚的水稻，从所述糊粉层增厚的水稻中得到营养成分含量高于所述出发水稻(野生型水稻)的目的水稻的步骤。

所述方法中可采用包括如下步骤的方法选择与所述出发水稻(野生型水稻)相比糊粉层增厚的水稻：将待筛选的种子从中间横切，留取含胚的一半种子以进行繁殖，另一半种子用于检测糊粉层的厚度。

糊粉层的厚度可按照常规方法确定，如用Evans blue染色的方法、用lugo’s碘染色的方法，或用苏丹红染色的方法。

本发明创造性地选择增厚水稻糊粉层的厚度来选育高营养水稻，解决了目前导入特定外源基因只能改变特定营养成分含量的问题，本发明方法培育出的水稻与野生型相比，种子粒长、粒宽和千粒重都有所增加。其种子中的营养成分如蛋白，锌铁等物质的含量都有明显的增高。

下面结合具体实施步骤及案例对本发明做进一步说明。

附图说明

图1为半粒种子筛选法的图示

a为流程图，b为种子切割机，c为切开的半粒种子

图2为用不同方法染色后筛选得到的糊粉层加厚突变体

a为Evans blue染色的方法，b为lugo’s碘染色的方法，c为苏丹红染色的方法d为种子

a、b、c和d中，野生型(左)，ta-1(中)，ta-2(右)。

图3为糊粉层加厚突变体的半薄切片

上图为甲苯胺兰染色，下图为PAS染色，淀粉胚乳(累积红色淀粉粒)与糊粉层(不累积淀粉)清楚可辨。ta-1(中)、ta-2(右)、野生型(左)。

图4为ta-1和ta-2突变体去壳种子的表型

具体实施方式

下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。

下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。

实施例1、利用糊粉层加厚选育营养成分含量提高的水稻

用60mM的甲基磺酸乙酯(ethyl methane sulfonate，EMS)对8,000粒中花11水稻的种子(野生型，出发水稻)进行了诱变处理，将种子种下，得到1,327株可育的M1植物(诱变第一代)；从M1植株上共收取了8,927个单穗。然后每个单穗中取出10粒种子，用半粒种子筛选的方法进行初步筛选。

其中，诱变方法如下：