[发明专利]水稻种子抗性淀粉含量相关基因SSIIIb及其应用

说明书

本发明公开了水稻种子抗性淀粉含量相关基因SSIIIb及其应用。本发明提供了SSIIIb蛋白及其编码基因在调控植物种子抗性淀粉含量、直链淀粉含量和/或脂质含量中的应用。本发明将SSIIIb基因在籼稻或者粳稻ssIIIa突变体的背景中失活或降低活性后，水稻种子的抗性淀粉含量显著升高，表明SSIIIb基因能够控制水稻种子的抗性淀粉含量。因此，在ssIIIa突变体的背景下SSIIIb基因的缺失能够提升水稻种子抗性淀粉含量，对抗性淀粉的功能基因研究具有重要的理论意义和应用潜力。

技术领域

本发明属于植物功能基因领域，涉及水稻种子抗性淀粉含量相关基因SSIIIb及其应用。

背景技术

抗性淀粉(Resistant starch,RS)是一类无法被小肠吸收利用，但能在结肠中被微生物菌群发酵降解的淀粉。由于抗性淀粉具有不被小肠消化吸收和缓慢释放葡萄糖的营养特性，使其具有较低的血糖生成指数(Glycemic index,GI)，可以延缓餐后血糖浓度的剧烈增加。因此抗性淀粉在控制餐后血糖、预防结(直)肠癌、控制体重等方面发挥重要生理功能，是预防和控制糖尿病的优良功能型食物。抗性淀粉广泛存在于谷物、豆类和薯类中，但常规食物中的抗性淀粉含量一般低于3％。水稻(Oryza sativa L.)是最重要的粮食作物之一，为全世界一半以上的人口提供主粮。普通水稻品种的抗性淀粉含量普遍小于1％，若能将其改良成为高抗性淀粉功能型稻米，就可通过主食摄入满足人体对抗性淀粉摄入的膳食需求。

目前对于抗性淀粉合成的功能基因研究主要集中在控制直链淀粉合成的Wx，以及控制支链淀粉合成的SSIIIa和BEIIb。控制直链淀粉合成的GBSSI由Wx基因编码，该基因不同的等位变异也导致了直链淀粉含量的变化。粳稻中为Wx^b，抗性淀粉含量一般小于1％；而籼稻中Wx^a，抗性淀粉含量一般可达2％。虽然从Wx^b到Wx^a对野生型稻米抗性淀粉含量的增高有限，但不同Wx等位基因型基础上对其他抗性淀粉合成基因的突变会导致抗性淀粉含量的显著变化，所以Wx对于水稻抗性淀粉含量的提高发挥基础作用。对抗性淀粉含量为6％的籼稻突变体b10的图位克隆研究发现，其高抗性淀粉的表型是由淀粉合成酶SSIIIa的点突导致移码突变引起。b10中SSIIIa的突变与籼稻背景Wx^a的高表达，使得水稻胚乳中的表观直链淀粉、总脂质和直链淀粉脂质复合物含量均显著提升、淀粉颗粒结构明显改变。淀粉分支酶BEIIb的突变也会导致种子抗性淀粉含量增高，且出现籽粒垩白的表型。然而现有研究结果对控制抗性淀粉合成功能基因的有限认知严重制约了优质高抗性淀粉水稻品种的创制与生产应用。

近年来，育种学家们陆续获得一系列抗性淀粉含量显著提高的水稻突变体或品种，其中通过对籼稻材料R7954(抗性淀粉含量约为2％)进行物理诱变得到高抗性淀粉突变体rs4，其抗性淀粉含量约为11％。突变体rs4与R7954的回交获得高抗性淀粉突变体b10，其抗性淀粉含量约为6％，遗传分析表明rs4中有和b10一致的SSIIIa突变位点。目前对于抗性淀粉合成的功能基因研究仍知之甚少，因而研究抗性淀粉合成的新基因具有重要的理论和现实意义。

发明内容

本发明的目的是提供水稻种子抗性淀粉含量相关基因SSIIIb及其应用。

第一方面，本发明提供了SSIIIb蛋白及其编码基因在调控植物种子抗性淀粉含量、直链淀粉含量和/或脂质含量中的应用；

所述SSIIIb蛋白为如下：

1)由序列表中Seq ID NO:2所示的氨基酸序列组成的蛋白质；

2)将序列表中Seq ID NO:2的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸的取代和/或缺失和/或添加，且与植物抗性淀粉含量相关的由1)衍生的蛋白质。

所述调控植物种子抗性淀粉含量、直链淀粉含量和/或脂质含量为降低植物种子中的抗性淀粉含量、直链淀粉含量和/或脂质含量；