[发明专利]水稻新Wx等位基因及其在育种中的应用

说明书

本发明涉及一种新的Wx等位基因，在野生型等位基因Wx^lv的基础上，第一内含子的第1位的G被T取代，并且翻译的肽链第224位的酪氨酸被丝氨酸取代，所述等位基因Wx^lv的序列如SEQ ID NO:2所示；还涉及上述新Wx等位基因在谷物育种中的应用。该等位基因可赋予稻米不同的外观和食用品质，包括透明度、直链淀粉含量、胶稠度、糊化温度和黏度。可通过通过杂交育种的方法导入Wx^la等位基因，或者通过遗传操作的方法导入Wx^la等位基因或将原有的其他类型的等位基因定点突变成Wx^la等位基因，改变稻米的外观和食用品质，优化稻米品种。该Wx等位基因也可期望用于其他具有类似代谢路径的谷物中，例如小麦、玉米等。

技术领域

本发明涉及水稻分子育种领域，更特别地，涉及一种水稻新Wx等位基因及其在育种中的作用。

背景技术

大米是世界上重要的谷物之一，是超过三分之一世界人口的主粮。随着经济发展和生活水平改善，大米的品质已经成为大米生产的一个重要因素，影响其市场价值和农民收入。因此，有科学家提出来绿色超级稻的概念，旨在研发出产量高品质好的环境友好型水稻品种。精加工的白米是大米的主要商品形式，其外观和味道是消费者最看重的特征。外观品质主要决定于谷物的形状和透明度而食味品质受到多个理化特征的影响，包括直链淀粉含量(AAC)、胶稠度(GC)、糊化温度(GT)和黏度。弄清大米的食味品质和食味间的关系、揭示它们的遗传基础是实现绿色超级稻育种目标的一项主要任务。

已经有一些关于大米食味品质遗传基础研究的报道。Wx基因编码颗粒结合型淀粉合成酶I(GBSSI)，并且控制胚乳中的直链淀粉含量，已被证明是影响食味品质的主要因子。在糯稻中，Wx基因第二外显子中具有23bp重复，导致翻译提前终止，缺失GBSSI功能。Wx具有一些等位基因，表现出不同的GBSSI活性，影响直链淀粉含量。Wx^lv被报道为大米中Wx基因的祖先等位基因，Wx^a、Wx^b和Wxⁱⁿ是三种主要的Wx等位基因，衍生自Wx^lv。GT主要由ALK基因控制，该基因编码可溶性淀粉合成酶II(SSIIa)，并正向地调节GT。大多数籼稻品种因为增强的ALK，导致中链和长链的支链淀粉含量升高，故而具有高GT。

尽管已经有了以上研究和其他研究，但是大米的食味品质和食味之间的关系以及它们的遗传基础仍然不清楚。感官测试是一种直接评价大米食味的方式，然而该方式无法用于育种和大多数其他研究，因为该方法需要许多专业的品尝员和大量标准一致的米饭。而食味分析仪可以准确地预测米饭的食味值，并且测试条件易于控制，适用于科学研究。

发明内容

在本研究中，我们使用大米食味分析仪进行食味评分，用于研究533份水稻品种中大米食味和食味品质的关系。我们对食味评分和食味品质进行了全基因组分析，以解析遗传对食味品质的重要性，并鉴定了一个新的Wx等位基因，及分析其对大米的食味和食味品质的影响。

基于以上研究，本发明提供了一种水稻新Wx等位基因，在野生型等位基因Wx^lv的基础上，第一内含子的第1位的G到T的变异导致Wx蛋白的表达量下降，并且翻译的肽链第224位的酪氨酸被丝氨酸取代(例如，第六外显子第62位碱基A到C的变异导致)，所述等位基因Wx^lv的序列如SEQ ID NO:2所示。

在一个具体实施方案中，所述新Wx等位基因序列如SEQ ID NO:1所示。

本发明还提供了上述新Wx等位基因在谷物育种中的应用。

在一个优选实施方案中，所述谷物为水稻。

本发明还提供了一种改变大米外观和/或食味品质的方法，包括使生产所述大米的稻种中含有上述新Wx等位基因的步骤。