一种基因序列及其应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种基因序列，尤其涉及一种能使植物呈现出巨大胚特性并使水稻糙 米含有谷胱甘肽和低聚麦芽糖等多种重要营养物质的基因序列、以及所述基因序列的应 用。
【背景技术】
[0002] 水稻是人类最重要的粮食作物之一，其稻米是中国人的主粮。如果在稻米中含有 丰富的对人体具有重要保健功能的营养成分，如γ-氨基丁酸、维生素 E、谷胱甘肽、低聚麦 芽糖等，食用这样的稻米不仅可以对人体具有保健的功能，而且这样的稻米还可以被用于 提取这些重要营养物质的原料。
[0003] 巨胚水稻因其糙米具有较大的胚而得名，巨胚水稻的胚体积通常比普通糙米大 2-4 倍。
[0004] Maeda 等（Maeda 等，Breeding Science, 2001，51 (3) : 211-213)和刘玲珑等（刘 玲珑等，作物学报，2005, 31 (10) :1265-1270)将育成的巨胚水稻糙米浸水处理后发现， 糙米中对人体具有重要生物学活性的物质一一 γ_氨基丁酸（GABA)含量比普通正常胚 水稻明显提高。朴钟泽等（朴钟泽等，中国稻米，2009, 3:34-35)和Seo等（Seo等，J. Korean Soc. Appl. Biol. Chem.，2011，54:700-709)报道，在不经过浸水处理的巨胚水稻糙 米中，GABA含量也比正常胚水稻含量更高。GABA，是一种非蛋白、功能性氨基酸。已有报 道显示，GABA能够抗焦虑（杨胜远等，食品科学，2005, 26(9) :546-551)、改善更年期妇 女的睡眠质量（Okada T 等，Nippon Shokuhin Kagaku Kaishi, 2000, 47(8) :596-603)、延 缓大脑视觉皮层退化（Leventhal 等，Science, 2003, 300 (5620) :812-815 ;Hua 等，Brain Research Bulletin，2008, 75:119-125)以及有助于大脑发育（杜娇娇等，中国伤残医 学，2007, 15 (2) : 2-4)等许多重要的作用。
[0005] 目前，还有较多文献报道显示，在巨胚水稻糙米中还含有较高含量的维生素 E (Seo 等，J. Korean Soc. Appl. Biol. Chem.，2011，54:700-709 ;赵则胜等，上海农业学 报，2002, 18 (增刊）：5-8 ;魏振承等，植物遗传资源学报，2005, 6 (4) : 386-389 ;Zhang 等,J. Food Biochem. , 2005, 29:653-661 ；Zhang 等,Cereal Research Communicatio ns, 2007, 35:1459-1468 ;Park 等，Genes&Genomics, 2009, 31 (4) : 277-282 ;Jeng 等，J. Sci. Food Agric，2012, 92:1468-1474)。维生素 E是最重要的抗氧化剂之一，对人体具有很好的 抗氧化效果，能够清除人体内的自由基，延缓衰老。除此之外，还有动物学试验报道显示，维 生素 E对高血脂症预防和治疗也有明显疗效。Giyasettin等的研宄发现，维生素 E可显著 降低糖尿病症小鼠血清中的总胆固醇、甘油三酯和低密度脂蛋白水平，对糖尿病症小鼠的 血脂升高具有保护作用（Giyasettin等，J. Pineal Res, 2002, 32:225-230)。有研宄证明抗 氧化作用并非维生素 E生物活性的唯一作用机制，维生素 E可以与酶及众多调控因子相互 作用从而影响细胞膜尤其是膜脂的结构，调控细胞内信号转导的过程（Rimbach等，Proc. Nutr. Soc.，2002, 61(4):415-425)。
[0006] 另外，总蛋白质、总脂肪、矿物质和膳食纤维等含量方面，有些巨胚水稻糙米也 高于普通水稻糙米（朴钟泽等，中国稻米，2009, 3:34-35 ;Seo等，J. Korean Soc. Appl. Biol. Chem. ,2011，54:700-709 ;Zhang 等，J. Food Biochem. ,2005, 29:653-661 ;Zhang 等,Cereal Research Communications.，2007,35:1459-1468 ;Jeng 等,J Sci Food Agric, 2012, 92:1468-1474) 〇
[0007] 水稻的巨胚性状受单基因（巨胚基因，GE)控制，且为隐性性状 (Satoh 与 0mura，Jpn.J.Breed，1981，31(3):316_326;Koh 等，Theor Appl Genet, 1996, 93 (1-2) : 257-261 ;Qian 等，Chinese Rice Res. Newslett.，1996, 4 (3) : 1-2) 〇 控制稻米巨胚性状的等位基因 ge被定位于水稻的7号染色体，与两个RFLP标记RZ395 和CD0497之间的距离分别为2. 4cM和3. 4cM，与两个微卫星标记RM18和RMlO之间的 距离分别为 7. 7cM 和 9. 6cM(Koh 等，Theor. Appl. Genet.，1996, 93(1-2) :257-261)。基 因定位研宄认为巨胚基因与水稻7号染色体的RG678分子标记紧密连锁，二者之间的 距离为6. 2cM，而与RZ395标记之间的遗传距离为13cM(Qian等，Chinese Rice Res. Newslett.，1996, 4 (3) : 1-2)。近年来，人们对巨胚基因的进一步研宄表明，位于水稻 第7染色体上的巨胚基因（0s07g0603700)编码细胞色素 P450家族中的一种蛋白 (Nagasawa 等，The Plant Journal, 2013,doi:10. 1111/tpj. 12223 ;Yang 等，Molecular Plant，6 (6):1945-1960;Chen 等，Plant Mol.Biol.Rep. ,2014, doi:10.1007/ slll05-014-0731-3)，目前该蛋白被定名为：CYP78B5 (Chen 等，Plant Mol. Biol. R印·，2014, doi:10. 1007/slll05-014-0731-3)。
[0008] 在Park等报道中提到了位于水稻7号染色体上多个目前已被发现的巨胚基因的 等位基因，如geT 1至ge#和ge \不同巨胚基因的等位基因的发现能够为各种巨胚水稻育 种提供重要的基因资源。虽然目前已报道了至少11个巨胚基因的等位基因，但是这些等位 基因都是位于 0s07g0603700 基因 （NCBI Reference Sequence:NM_001066750.1)编码链上 的突变。
[0009] 另外，目前还没有发现能够使稻米产生巨胚表型、在稻米中的维生素 E含量和 γ-氨基丁酸含量比非巨胚水稻稻米都增加的同时，谷胱甘肽含量、低聚麦芽糖含量也一同 增加的新的巨胚等位基因。
【发明内容】
[0010] 本发明提供了一种新的基因序列及其应用，以克服目前水稻在营养成分以及保健 功效方面的不足。
[0011] 本发明第一个方面是提供一种基因序列，所述基因序列包括如下特征：
[0012] a) 0s07g0603700基因编码链第一个密码子的第一个脱氧核苷酸的上游-777 与-778脱氧核苷酸之间插入了一个腺嘌呤脱氧核苷酸。
[0013] b)0s07g0603700基因编码链第一个密码子的第一个脱氧核苷酸的下游+125处， 由鸟嘌呤脱氧核苷酸突变为腺嘌呤脱氧核苷酸。
[0014] 本发明第一个方面所述的基因序列，优选为至少包括SEQ ID No. 1所示核苷酸序 列、或与SEQ ID No. 1序列至少90%同源的核苷酸序列。
[0015] 所述与SEQ ID No. 1序列至少90%同源的核苷酸序列，更优选为与SEQ ID No. 1 序列至少95%、更优选为98%、更优选为99%同源的核苷酸序列。
[0016] 其中，本发明上述基因序列还可以包括不影响上述基因序列功能的其他基因片 段，比如包括能够为植物带来其他性状、但不影响上述基因序列功能的其他基因序列。
[0017] 本发明第一个方面所述的基因序列，优选为SEQ ID No. 1所示核苷酸序列、或与 SEQ ID No. 1序列至少90%同源的核苷酸序列。
[0018] 所述与SEQ ID No. 1序列至少90%同源的核苷酸序列，更优选为与SEQ ID No. 1 序列至少95%、更优选为98%、更优选为99%同源的核苷酸序列。
[0019] 本发明第二个方面是提供所述基因序列的应用。所述应用包括：将所述基因序列 植入到稻属（Oryza)植物受体细胞基因组中。
[0020] 优选地，本发明所述基因序列的应用为作为巨胚基因的应用。
[0021] 优选地，本发明所述基因序列的应用为提高糙米中的多种营养物质，如谷胱甘肽、 低聚麦芽糖等。
[0022] 优选地，所述应用包括：将所述基因序列植