本发明涉及生物技术和植物基因工程,特别是涉及osspl7基因在调控水稻籽粒营养指标、蒸煮品质和食味品质中的应用。
背景技术:
1、水稻(oryza sativa l.)是全球范围内重要的粮食作物,是大多数亚洲国家及部分其他地区主要的食品之一。随着生活水平的提高和消费者对稻米品质要求的逐步提升,稻米的食味和蒸煮品质成为消费者购买时的重要考量因素。食味和蒸煮品质直接影响到稻米的口感、黏性、弹性及蒸煮后的松软程度,这些因素在一定程度上决定了稻米的市场竞争力。
2、传统的稻米品质改良多侧重于增产和抗病能力的提升,而食味和蒸煮品质的改良则相对较为滞后(haug,w.,&lamberts,a.rice breeding and quality improvement,plantbreeding and biotechnology,2006,4(3),123-129.)。食味品质主要包括口感、香气、黏性、弹性等感官指标,而蒸煮品质则涉及稻米的蒸煮时间、蒸煮后的糯性、松软度和米饭的持久性(cruz,c.d.,&khush,g.s.rice breeding:current status and futureprospects,theoretical and applied genetics,2000,101(1-2),179-185.)。不同品种的稻米在这些品质指标上存在显著差异,因此,改良稻米食味和蒸煮品质成为了稻米育种和加工技术中的一个重要研究方向。
3、目前,稻米食味和蒸煮品质的改良大多依赖传统的育种方法,例如杂交育种和回交选育(zhao et al.,traditional rice breeding and the need for qualityimprovement,journal of agricultural andfood chemistry,2019,67(23),6385-6394.)。这些方法虽然能在一定程度上改善稻米的食味和蒸煮品质,但因育种周期较长、变异性较大,导致其难以满足市场对快速改良的需求。随着分子生物学和基因组学的发展,基因标记辅助选择、基因编辑技术等新型育种方法逐渐被应用于稻米品质改良中(peng etal.,integration of genomic tools into rice breeding for quality improvement:new approaches and future directions.plant biotechnology journal,2022,20(6),991-1002.)。这些技术通过精确识别和调控与食味、蒸煮品质相关的基因,能够在较短的时间内培育出具有优良食味和蒸煮品质的稻米品种。然而,尽管现代技术在加速稻米食味蒸煮品质改良方面取得了一定进展,但在实际应用过程中,仍面临一些挑战。首先,改良稻米食味和蒸煮品质需要多基因协同作用,遗传背景复杂,单一基因的改变可能无法显著提升整体品质(fujita,et al.,genetic basis ofrice eating and cooking quality:fromqtls to genes.rice,2015,8(1),12.)。其次,环境因素(如气候、土壤类型等)对稻米品质有着重要影响,改良方案的普适性和稳定性受到限制(egli et al.,effects ofclimatechange on rice grain quality.field cropsresearch,2016,197,151-161.)。因此,挖掘控制稻米食味品质的关键基因并开发快速且高效的改良稻米食味和蒸煮品质的方法,能够在不增加生产成本和复杂操作的情况下,显著提升稻米的食用体验和市场竞争力,具有重要的理论意义和广泛的实际应用价值。这种方法不仅可以提高稻米的消费者接受度,还能为稻米产业的升级和粮食安全提供有力支撑。
技术实现思路
1、本发明的目的是提供osspl7基因在调控水稻籽粒营养指标、蒸煮品质和食味品质中的应用,以解决上述现有技术存在的问题。在日本晴背景下敲除osspl7基因,与野生型相比,敲除株系的总淀粉含量、直链淀粉含量、胶稠度和硬度均显著低于野生型,碱消值和粘附性显著高于野生型。
2、为实现上述目的,本发明提供了如下方案:
3、本发明提供了osspl7基因、osspl7基因编码的osspl7蛋白或敲除osspl7基因的生物材料在调控水稻籽粒营养指标、蒸煮品质和食味品质中的应用,所述营养指标包括总淀粉含量和/或直链淀粉含量;所述蒸煮品质包括碱消值和/或胶稠度;所述食味品质包括硬度和/或粘附性;所述osspl7基因的核苷酸序列如seq id no.1所示;所述osspl7蛋白的氨基酸序列如seq id no.2所示。
4、优选的,包括在水稻中抑制osspl7基因的表达,达到降低总淀粉含量、直链淀粉含量、胶稠度和硬度,提高碱消值和粘附性的效果。
5、优选的,所述生物材料包括重组载体和重组菌。
6、本发明提供了osspl7基因、osspl7基因编码的osspl7蛋白或敲除osspl7基因的生物材料在培育如下任一项中的转基因水稻中的应用:
7、(1)低总淀粉含量的转基因水稻;
8、(2)低直链淀粉含量的转基因水稻;
9、(3)高碱消值的转基因水稻;
10、(4)低胶稠度的转基因水稻;
11、(5)低硬度的转基因水稻;
12、(6)高粘附性的转基因水稻;
13、所述osspl7基因的核苷酸序列如seq id no.1所示;所述osspl7蛋白的氨基酸序列如seq id no.2所示。
14、优选的,包括在水稻中抑制osspl7基因的表达,得到转基因水稻的步骤。
15、优选的,所述生物材料包括重组载体和重组菌。
16、本发明提供了一种osspl7基因突变体,所述osspl7基因突变体的核苷酸序列如seq idno.8或seq id no.9所示。
17、本发明提供了上述的osspl7基因突变体的编码的蛋白质,所述蛋白质的氨基酸序列如seq id no.10或seq id no.11所示。
18、本发明提供了上述的osspl7基因突变体或上述的蛋白质在调控水稻籽粒营养指标、蒸煮品质和食味品质中的应用,所述营养指标包括总淀粉含量和/或直链淀粉含量;所述蒸煮品质包括碱消值和/或胶稠度;所述食味品质包括硬度和/或粘附性。
19、本发明提供了上述的osspl7基因突变体或权利要求8所述的蛋白质在培育如下任一项中的转基因水稻中的应用:
20、(1)低总淀粉含量的转基因水稻;
21、(2)低直链淀粉含量的转基因水稻;
22、(3)高碱消值的转基因水稻;
23、(4)低胶稠度的转基因水稻;
24、(5)低硬度的转基因水稻;
25、(6)高粘附性的转基因水稻。
26、作为一个可增加的方案,本发明提供了osspl7基因、osspl7基因编码的osspl7蛋白或敲除osspl7基因的生物材料在创制稻软米种质中的应用。
27、本发明还提供了一种创制稻软米种质的方法,包括在水稻中抑制所述osspl7基因的表达的步骤;所述osspl7基因的核苷酸序列如seq id no.1所示。
28、本发明提供了上述的osspl7基因突变体或上述的蛋白质在创制稻软米种质中的应用。
29、本发明公开了以下技术效果:
30、本发明通过反向遗传学克隆了一个调控稻米产量与品质的osspl7基因,本发明提供的水稻osspl7基因,可以作为改良水稻品质相关基因,尤其用于调控稻米性状指标,包括稻米重要营养指标:总淀粉含量、直链淀粉含量;稻米蒸煮品质:碱消值和胶稠度;食味品质:硬度和粘附性。本发明具体实施例的结果表明:与野生型相比,敲除株系的总淀粉含量、直链淀粉含量、胶稠度和硬度均显著低于野生型,碱消值和粘附性显著高于野生型。本发明提供的osspl7基因为营养和水稻蒸煮食味品质遗传改良提供重要的基因资源和理论基础,本发明提供的osspl7基因以及osspl7基因突变体为研究水稻胚乳发育和品质形成分子机制提供的新的方向,同时拓展了水稻spl基因家族在稻米品质调控方面的生物学功能。