[发明专利]胚乳特异性下调OsMADS7基因的表达提高稻米直链淀粉含量对高温的耐受性的方法

说明书

本发明公开了一种胚乳特异性下调OsMADS7基因的表达提高稻米直链淀粉含量对高温的耐受性的方法，从水稻基因组中克隆OsMADS7基因的特异性干扰片段，利用水稻谷蛋白基因的启动子构建胚乳特异性干扰载体，通过根癌农杆菌介导方法，将干扰载体转入水稻基因组中，并对转基因植株进行基因表达鉴定和表型分析。本发明的有益效果为：本发明成功获得了一个高温响应的转录因子OsMADS7，野生型水稻品种中该基因的表达可以受高温诱导，通过胚乳特异性干扰OsMADS7的表达，我们发现转基因水稻株系的直链淀粉含量对高温具有更强的耐受性，且不影响水稻的其它重要农艺性状，从而为人们有效维持高温下稻米的品质提供了一定的有效途径，填补相关领域的技术空白。

技术领域

本发明属于植物基因工程领域，具体的说是一种胚乳特异性下调OsMADS7基因的表达提高稻米直链淀粉含量对高温的耐受性的方法。

背景技术

生产实践和研究结果表明水稻灌浆期遇到环境高温，稻米的产量和品质均会受到严重影响。高温敏感品种，尤其是一些品质优良的粳稻品种，在高温的影响下稻米直链淀粉含量会发生明显下降，同时还会伴随垩白率的明显上升，这不仅导致稻米品质明显变差，而且稻米的出精率也会出现显著下降，从而降低水稻产量。鉴定与高温影响稻米品质相关的功能基因，利用基因工程技术改变目标基因的表达模式，可以快速提高现有优质品种稻米品质对高温的耐受性。提高稻米品质对高温的耐受性不仅可以降低已有种植区域内高温对稻米品质的破坏作用，而且可以推动北方优质粳稻品种向南扩散，从而为扩大我国优质大米的生产提供可能。

高温对稻米品质的影响机制尚不明确。α-amylase基因是一类淀粉水解酶，芯片和定量表达分析结果表明田间和试验环境下Amy1A、Amy3D和Amy3E等淀粉水解酶基因表达均明显受高温诱导(Yamakawa等2007)。利用转基因技术，人们发现下调α-amylase基因的表达可大大减少高温下稻米的垩白度(Hakata等2012)，由此表明利用转基因技术对个别重要基因的表达进行调控确实可以提高稻米垩白度对环境高温的耐受性。

淀粉合成基因GBSSI是控制稻米直链淀粉含量的重要基因。研究结果表明水稻灌浆结实期受高温胁迫后，GBSSI基因的表达会出现明显的抑制(Jiang等2003；Yamakawa等2007；钟连进等2012)，因此高温下GBSSI基因的表达下调可能是稻米直链淀粉含量下降的主要原因。利用组成性强启动子过表达GBSSI基因后，稻米的直链淀粉含量会发生剧烈的升高(>30％，Itoh等2003)；而GBSSI基因的表达缺失则造成稻米直链淀粉含量的急剧下降(<5％,Hori等2007)。由于优质稻米要求适中的直链淀粉含量(17～25％)，因此到目前为止人们尚未找到有效降低高温影响稻米直链淀粉含量的基因或方法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种胚乳特异性下调OsMADS7基因的表达提高稻米直链淀粉含量对高温的耐受性的方法，本发明涉及利用转基因技术对高温响应的转录因子基因OsMADS7(LOC_Os08g41950)进行胚乳特异性干扰后，灌浆期稻米直链淀粉含量对高温的耐受性明显增强。

本发明要解决的问题是鉴定一个水稻中与高温影响稻米直链淀粉含量相关的功能基因OsMADS7，通过转基因技术特异性地抑制OsMADS7在水稻胚乳中的表达，从而有效降低高温对稻米直链淀粉含量的破坏作用。

本发明的目的是通过如下技术方案来完成的。这种胚乳特异性下调OsMADS7基因的表达提高稻米直链淀粉含量对高温的耐受性的方法，从水稻基因组中克隆OsMADS7基因的特异性干扰片段，利用水稻谷蛋白基因的启动子构建胚乳特异性干扰载体，通过根癌农杆菌介导方法，将干扰载体转入水稻基因组中，并对转基因植株进行基因表达鉴定和表型分析。

本发明包括以下步骤：

(1)根据OsMADS7基因的序列设计引物，扩增该基因的特异性干扰片段；