[发明专利]降血糖功能性水稻材料的创制方法及应用

说明书

本发明公开了一种创制降血糖转基因水稻新材料的方法。该方法是将胚乳特异表达10×mGLP‑1基因的表达盒导入植物中，筛选得到在胚乳中特异性表达所述10×mGLP‑1基因的转基因植物；所述胚乳特异表达10×mGLP‑1基因的表达盒包括植物胚乳特异性启动子及其下游连接的10×mGLP‑1基因。本发明可赋予种子保健功能，适用于降血糖短肽大规模生产，培育可稳定遗传的种子中降血糖短肽含量高的转基因作物。

技术领域

本发明属于植物基因工程领域，尤其涉及降血糖功能性水稻材料的创制方法及应用。

背景技术

糖尿病可造成多系统代谢紊乱，病程较长，并伴随多种并发症，会对全身尤其是眼睛、肾脏、心脏和血管等器官造成不同程度的伤害。在糖尿病患者中90％以上属于II型糖尿病。II型糖尿病是指由于胰岛β细胞部分损伤或凋亡导致胰岛素分泌不足、胰岛素抵抗(机体组织对胰岛素不敏感)引起的高血糖。目前已研究出多种用于治疗糖尿病的药物，包括临床应用时间较长的常规传统药物和新型抗糖尿病药物。这些药物虽有明显的治疗效果，但费用高，副作用大，且不能从根本上阻止胰岛β细胞衰退的趋势。

胰高血糖素样肽1(glucagon-like peptide 1,GLP-1)，能够促进胰岛素的分泌，降低血糖。正常人进餐后GLP-1快速释放，而II型糖尿病患者的餐后释放是缺陷的，从而导致GLP-1浓度下降，胰岛素分泌减少。GLP-1不仅具有促进胰岛素分泌作用，还可调节胰岛素的合成，抑制胰高血糖素的分泌；促进β细胞的再生，减少β细胞的凋亡；促进干细胞分化为胰腺内分泌细胞，对于糖尿病的治疗具有标本兼治的作用。因此，开发GLP-1新资源具有广阔的应用前景。

天然的GLP-1半衰期极短，仅为2分钟左右。其原因是二肽酰基肽酶IV(DPP-IV)可特异性识别GLP-1肽链N端第二位的Pro或者Ala残基，从肽链的N端切除这两个残基。为了消除DPP-IV对GLP-1的水解作用，延长其半衰期，前人对天然GLP-1序列进行改造，将第八位的Ala改造成Ser，将胰蛋白酶作用位点第26位和第34位的Lys分别替换成Gln和Asp，得到抗DPP-IV和胰蛋白酶的mGLP-1(modified GLP-1)序列。

水稻是重要的粮食作物，同时也是理想的植物生物反应器，在生产重组蛋白和外源蛋白方面应用广泛。水稻胚乳细胞合成重组蛋白技术具有产量高，成本低，易规模化，安全性高，绿色环保等优点。迄今，虽然已有通过水稻做生物反应器生产mGLP-1，但是其表达量较低(每g水稻中最多含150ug的mGLP1蛋白。参考文献Yasuda H,Hayashi Y,Jomori T,Takaiwa F(2006)The correlation between expression and location of a foreigngene product in rice endosperm.Plant Cell Physiol.47,756-763.)，不能达到应用的要求，且转基因植株中仍含有选择标记基因，限制了大规模生产mGLP-1的商业化进程。

发明内容

本发明的一个目的是提供如下方法。

本发明提供的一种制备表达mGLP-1基因或高表达mGLP-1基因转基因水稻的方法，包括如下步骤：将10个串联mGLP-1基因或含有10个串联mGLP-1基因的表达盒导入目的水稻中，得到表达mGLP-1基因或高表达mGLP-1基因转基因水稻。

本发明提供的一种在水稻中表达mGLP-1基因或高表达mGLP-1基因的方法，包括如下步骤：将10个串联mGLP-1基因或含有10个串联mGLP-1基因的表达盒导入水稻中，实现mGLP-1基因在水稻中表达或高表达。

上述方法中，所述10×mGLP-1基因为将10个mGLP-1基因串联得到的序列；

所述10×mGLP-1基因为如下1)或2)或3):

1)序列表中序列2所示的DNA分子；