[发明专利]一种提高植物直链淀粉含量的多肽、核酸及其应用

说明书

本发明提供了一种提高植物直链淀粉含量的多肽、核酸及其应用，涉及突变型GBSS1多肽、核酸及其应用，具体地，涉及突变型GBSS1多肽、核酸及其在植物育种中的应用，具体地，本发明提供了一种突变型的GBSS1多肽，并且所述的突变型GBSS1多肽与亲本GBSS1多肽相比，在对应于SEQ ID NO.:1的第427位和/或第428位氨基酸发生突变。GBSS1突变后的植物具有很高的直链淀粉含量，在培育高直链淀粉含量植物中具有非常广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于生物技术、作物遗传育种领域，涉及一种提高植物直链淀粉含量的多肽、核酸及其应用，具体涉及一种GBSS1突变型蛋白及其在提高植物中直链淀粉含量的方法与应用。

背景技术

稻米(Oryza sativa)被世界人口的2/3所食用，是至少其中一半人口饮食中的主要能量来源。大米是一种低成本食品，制备简便，快速，并且可以与各种菜肴搭配食用。

水稻主要由碳水化合物组成，在胚乳中主要以淀粉(90％)的形式存在。淀粉广泛用于食品，造纸和化学工业。淀粉根据结构不同，可以分为直链淀粉和支链淀粉。直链淀粉本质上是线性分子，其中D-葡萄糖单元通过α-1.4糖苷键连接，而支链淀粉同时包含α-1.4和α-1.6键。不同品种的稻米中直链淀粉和支链淀粉的比例存在很大差异。

在水稻中，颗粒结合淀粉合成酶(GBSS1)由Waxy(Wx)基因编码，该基因可以控制胚乳中的直链淀粉合成，Waxy位点内的自然等位基因变异是影响大米中的直链淀粉含量(AC)的主要原因。

CRISPR/Cas基因编辑技术是近几年新兴的基因工程技术，其是由guideRNA介导的DNA切割技术，针对Cas的不同已经开发出多种编辑系统。基因组编辑及商户可以定向修饰基因组，加速了育种进程，是实验精准育种的重要技术突破。

CRISPR/Cas编辑技术可以实现4种定点编辑：第一种是基因的定点敲除，Cas蛋白在靶向RNA(gRNA)的指导下识别和切割靶点，产生双链DNA断裂；断裂的DNA通常以非同源末端连接(NHEJ)来修复；在修复时容易产生移码突变以破坏这个基因。第二种是对靶标进行同源置换来更换靶标序列或者定点插入。在产生双链DNA断裂时，如果在附近存在同源修复模板，这时可能发生同源置换或定点插入。同源置换的效率较低，并随着要置换的序列的长度增长而变得更低。第三种是单碱基编辑。单碱基编辑是利用CRISPR/Cas系统将脱氨酶靶向基因组中特定的位点从而对特定碱基进行修饰的基因编辑方法。此种方法已经在水稻中成功运用。第四种是基因组引导编辑技术。引导编辑是将逆转录酶与cas9切口酶结合，在单链引导RNA引导下，按转录模板进行点突变、插入或缺失突变的编辑方法。

目前，暂无通过突变waxy基因而提升直链淀粉含量的报道。

发明内容

本发明目的是提供一种可提高植物中直链淀粉含量的突变型GBSS1多肽、编码所述蛋白或片段的多核苷酸及其应用。

一方面，本发明提供了一种颗粒结合淀粉合成酶(GBSS1)的突变多肽，所述突变多肽与亲本颗粒结合淀粉合成酶(GBSS1)的氨基酸序列相比，在对应于SEQ ID NO.:1所示氨基酸序列的第427位和/或第428位氨基酸处发生突变。

在一个实施方式中，所述亲本GBSS1第427位氨基酸为谷氨酰胺(Q)，第428位氨基酸为谷氨酸(E)。

在一个实施方式中，所述第427位的谷酰胺酸(Q)突变为非谷酰胺酸(Q)的氨基酸，所述非谷酰胺酸(Q)的氨基酸选自下组的一种或多种氨基酸：丙氨酸(A)、缬氨酸(V)，甘氨酸(G)，亮氨酸(L)，异亮氨酸(I)，苯丙氨酸(F)，色氨酸(W)，酪氨酸(Y)，天冬氨酸(D)，天冬酰胺(N)，谷氨酸(E)，赖氨酸(K)，甲硫氨酸(M)，丝氨酸(S)，苏氨酸(T)，半胱氨酸(C)，脯氨酸(P)，组氨酸(H)或精氨酸(R)。

在优选的实施方式中，所述427位的谷氨酰胺(Q)突变为精氨酸(R)