[发明专利]一种玉米淀粉合成调控基因Zmend1a及其应用

说明书

本发明公开了一种玉米淀粉合成调控基因Zmend1a及其应用，属于基因工程技术领域，该基因具有如SEQ ID NO.1所示的核苷酸序列，全长1473bp，共编码490个氨基酸。该基因能够直接或间接影响淀粉合成过程中直链淀粉相关基因的表达，且对直链淀粉的表达起负调控作用；该基因的发现对完善淀粉代谢途径有重要的理论意义，对作物品质的遗传改良，培育具有独特品质或新型淀粉品质的材料具有重要的理论和实践意义，为利用基因工程技术调节改善玉米直链和支链淀粉含量的平衡度提供了新的途径。

技术领域

本发明涉及的是基因工程的技术领域，尤其涉及的是一种玉米淀粉合成调控基因Zmend1a及其应用。

背景技术

淀粉是植物种子的主要组成部分，作为光合作用的最终产物，是取之不尽用之不竭的天然材料。淀粉不仅可以作为粮食、饲料，而且是重要的工业原材料，广泛用于食品、化工、能源、机械、建筑、制药等行业。我国是玉米生产和消费大国，而且玉米淀粉是各种植物淀粉中化学成分最佳的淀粉，有纯度高(达99.5％)、提取率高(达93％一96％)、营养成分丰富、经济效益佳等特点，玉米淀粉产量占我国淀粉产量的85％以上。

淀粉根据结构不同分为直链淀粉和支链淀粉，直链淀粉生产的可再生、可降解膜应用于农用薄膜加工业和包装工业，可以减少工业废气及减弱温室效应气体的释放，高直链淀粉还是生产光解塑料的最佳原料，用于一次性餐具，是解决日益严重的“白色污染”的有效途径；支链淀粉具有更好的薪性，可增加膨化食品的体积，作为食品添加剂具有不同于直链淀粉的效果，在黏合剂领域具有较多应用。淀粉中直链淀粉和支链淀粉的比例以及支链淀粉的分支链结构决定着玉米品质，同时直链淀粉和直链淀粉之间的比例还决定着淀粉的用途，高直链和低支链的淀粉可以用于食品、医药、环保、纺织等领域，而低直链和高支链的淀粉可用在食品添加剂行业。普通玉米中直链淀粉的含量一般约为25％，支链淀粉约为75％，如何调节和改善直链和支链淀粉含量的平衡度，需要深入开展对淀粉生物代谢途径的研究，不仅对完善淀粉代谢途径有重要的理论意义，而且对作物品质的遗传改良，培育具有独特品质或新型淀粉品质的材料具有重要的理论和实践意义。

目前，水稻、玉米、小麦淀粉代谢途径中控制四个关键酶(AGPase、SS、SBE、DBE)的一些基因已经被克隆出来了，通过控制关键酶基因表达，能调控淀粉直链淀粉和支链淀粉含量的变化。在对高直链玉米酶活测定发现，SS和SBE酶活性低于普通玉米，而GBSSI酶活性高于普通玉米。RNA干涉水稻OsBP-5基因能降低Wx基因的表达水平，导致成熟种子中直链淀粉含量的降低；FLO2(Floury endosperm 2)基因能编码肽重复序列结构域，调控水稻籽粒的大小和淀粉质量；RSR1(Rice Starch Regulator 1)基因在淀粉合成途径中起着负调控作用，该基因的缺失提高淀粉合成基因的表达，其突变体中直链淀粉增加，种子尺寸变大，产量提高；尽管对于主效基因在淀粉合成途径中的功能也有大量报道，然而对于其分子调控机制仍不清楚。淀粉的含量是由多个主效基因控制的复杂生物学性状，那么这些主效基因是如何被调控表达？调控的分子机理又是怎么样的呢？这些问题都还不清楚。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种玉米淀粉合成调控基因Zmend1a及其应用，以提供一种新的能够调控玉米淀粉合成关键基因，改变直链淀粉与支链淀粉含量及其平衡度的调控基因。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明提供了一种玉米淀粉合成调控基因Zmend1a，所述基因具有如SEQ ID NO.1所示的核苷酸序列，全长1473bp，共编码490个氨基酸。

本发明还提供了上述玉米淀粉合成调控基因Zmend1a在调节玉米籽粒直链淀粉含量和玉米直链淀粉/总淀粉比例中的应用，具体为，该基因对直链淀粉的表达起负调控作用，其过量表达可降低直链淀粉含量和直链淀粉/总淀粉比例，其缺失可提高直链淀粉含量和直链淀粉/总淀粉比例。