[发明专利]小麦类胡萝卜素合成途径关键基因Lcye突变体及其应用

说明书

本发明公开了小麦类胡萝卜素合成途径关键基因Lcye突变体及其应用。本发明提供了如下蛋白质：将Lcye‑D1蛋白的第253位的丝氨酸替换为苯丙氨酸后得到的蛋白质，或将其经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且具有相同能力的衍生蛋白质，或与其所限定的氨基酸序列具有99％以上、95％以上、90％以上、85％以上或者80％以上同源性且具有相同功能的蛋白质，或在其N端和/或C端连接标签后得到的融合蛋白。本发明不仅验证Lcye基因功能，也为面粉及其制品颜色性状改良提供了理论依据和种质资源。

技术领域

本发明涉及生物技术领域，具体涉及一种小麦类胡萝卜素合成途径关键基因Lcye突变体及其应用。

背景技术

面粉色泽是评价小麦粉品质的重要感官指标和市场指标。黄色素是小麦籽粒中最主要的天然色素，是面粉及其制品黄度形成的主要原因。籽粒黄色素含量与面粉、面团黄度的相关系数高达0.8-0.9，与面包和面条颜色的相关系数为0.69和0.76(Mares和Campbell，2001；Adom等，2003；Fratianni等，2005；Cong等，2010)。中式面食品，如白面条、馒头、包子和饺子等对面粉的白度要求比较高，细腻洁白的面粉及其制品备受青睐。

类胡萝卜素是构成黄色素的主要组分。类胡萝卜素，尤其是β-胡萝卜素，具有抗氧化、抗癌、维生素A原、预防眼睛老年性黄斑变性、延缓衰老及增强免疫等重要生理保健功能。人类和动物自身不能合成类胡萝卜素，必须从外界摄取(Cazzonelli和Pogson，2010)。近年来，随着人们营养和保健意识的增强，提高小麦籽粒类胡萝卜素含量、培育亮黄色的面粉和面制品小麦品种，逐渐成为新的育种目标。

植物类胡萝卜素生物合成涉及一个复杂的基因调控网络(Cazzonelli和Pogson，2010；Zhu等，2010)。番茄红素环化是类胡萝卜素合成代谢途径中的重要分支点。植物体内存在ε-番茄红素环化酶(Lycopene epsilon cyclase，LCYE)和β-番茄红素环化酶(Lycopene beta cyclase，LCYB)两种番茄红素环化酶。Howitt等(2009)克隆了普通小麦Lcye基因，应用Sunco/Tasman DH群体将该基因与3B染色体上黄色素含量QTL位点共分离，证实Lcye基因是影响籽粒黄色素含量的关键基因。董长海(2011)克隆了普通小麦3B和3D染色体上的Lcye基因全长，并针对B基因组序列差异开发了显性标记YP3B-1。Crawford和Francki(2013)克隆了Lcye-3A基因，并根据序列差异开发了功能标记e-LCY3A-3。综上所述，目前对小麦Lcye基因研究局限于QTL定位、基因克隆和分子标记开发，其基因功能和遗传调控机制尚不明确，严重制约了育种工作进展。因此，加强Lcye基因功能及其遗传调控机理研究，有助于深刻认识小麦黄色素含量形成分子机制，为培育黄色素含量符合市场需求的小麦新品种奠定理论基础。

定向诱导基因组局部突变技术(Targeting induced local lesions ingenomes，TILLING)是一种将诱发产生高频率点突变的化学诱变方法与PCR筛选和高通量检测方法有效结合，快速高效检测目标区域点突变，通过对其表型鉴定分析，获得基因功能的反向遗传学研究方法(Till等，2003a；闫智慧等，2014)。与转基因和分子标记辅助选择等分子育种技术相比，TILLING技术还具有诱变育种稳定快、仅改变单个目标性状、无需进行繁琐耗时的转基因及杂交、回交过程等优点，是一种高效定向的分子育种技术(侯彩玲等，2008；韩宁等，2013)。随着测序技术及作物基因组学的迅速发展，TILLING技术将在小麦基因功能分析、遗传调控及重要农艺、品质性状遗传改良中发挥重要作用(陈锋等，2010；潘娜等，2011；Zhai等，2016)。

发明内容

本发明的目的是提供小麦类胡萝卜素合成途径关键基因Lcye突变体及其应用。

第一方面，本发明要求保护一种蛋白质。

本发明所要求保护的蛋白质，可为如下任一：