一種基因序列及其應用
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種基因序列，尤其涉及一種能使植物呈現出巨大胚特性并使水稻糙 米含有谷胱甘肽和低聚麥芽糖等多種重要營養物質的基因序列、以及所述基因序列的應 用。
【背景技術】
[0002] 水稻是人類最重要的糧食作物之一，其稻米是中國人的主糧。如果在稻米中含有 豐富的對人體具有重要保健功能的營養成分，如γ-氨基丁酸、維生素 E、谷胱甘肽、低聚麥 芽糖等，食用這樣的稻米不僅可以對人體具有保健的功能，而且這樣的稻米還可以被用于 提取這些重要營養物質的原料。
[0003] 巨胚水稻因其糙米具有較大的胚而得名，巨胚水稻的胚體積通常比普通糙米大 2-4 倍。
[0004] Maeda 等（Maeda 等，Breeding Science, 2001，51 (3) : 211-213)和劉玲瓏等（劉 玲瓏等，作物學報，2005, 31 (10) :1265-1270)將育成的巨胚水稻糙米浸水處理后發現， 糙米中對人體具有重要生物學活性的物質一一 γ_氨基丁酸（GABA)含量比普通正常胚 水稻明顯提高。樸鐘澤等（樸鐘澤等，中國稻米，2009, 3:34-35)和Seo等（Seo等，J. Korean Soc. Appl. Biol. Chem.，2011，54:700-709)報道，在不經過浸水處理的巨胚水稻糙 米中，GABA含量也比正常胚水稻含量更高。GABA，是一種非蛋白、功能性氨基酸。已有報 道顯示，GABA能夠抗焦慮（楊勝遠等，食品科學，2005, 26(9) :546-551)、改善更年期婦 女的睡眠質量（Okada T 等，Nippon Shokuhin Kagaku Kaishi, 2000, 47(8) :596-603)、延 緩大腦視覺皮層退化（Leventhal 等，Science, 2003, 300 (5620) :812-815 ;Hua 等，Brain Research Bulletin，2008, 75:119-125)以及有助于大腦發育（杜嬌嬌等，中國傷殘醫 學，2007, 15 (2) : 2-4)等許多重要的作用。
[0005] 目前，還有較多文獻報道顯示，在巨胚水稻糙米中還含有較高含量的維生素 E (Seo 等，J. Korean Soc. Appl. Biol. Chem.，2011，54:700-709 ;趙則勝等，上海農業學 報，2002, 18 (增刊）：5-8 ;魏振承等，植物遺傳資源學報，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)。維生素 E是最重要的抗氧化劑之一，對人體具有很好的 抗氧化效果，能夠清除人體內的自由基，延緩衰老。除此之外，還有動物學試驗報道顯示，維 生素 E對高血脂癥預防和治療也有明顯療效。Giyasettin等的研宄發現，維生素 E可顯著 降低糖尿病癥小鼠血清中的總膽固醇、甘油三酯和低密度脂蛋白水平，對糖尿病癥小鼠的 血脂升高具有保護作用（Giyasettin等，J. Pineal Res, 2002, 32:225-230)。有研宄證明抗 氧化作用并非維生素 E生物活性的唯一作用機制，維生素 E可以與酶及眾多調控因子相互 作用從而影響細胞膜尤其是膜脂的結構，調控細胞內信號轉導的過程（Rimbach等，Proc. Nutr. Soc.，2002, 61(4):415-425)。
[0006] 另外，總蛋白質、總脂肪、礦物質和膳食纖維等含量方面，有些巨胚水稻糙米也 高于普通水稻糙米（樸鐘澤等，中國稻米，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] 水稻的巨胚性狀受單基因（巨胚基因，GE)控制，且為隱性性狀 (Satoh 與 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 控制稻米巨胚性狀的等位基因 ge被定位于水稻的7號染色體，與兩個RFLP標記RZ395 和CD0497之間的距離分別為2. 4cM和3. 4cM，與兩個微衛星標記RM18和RMlO之間的 距離分別為 7. 7cM 和 9. 6cM(Koh 等，Theor. Appl. Genet.，1996, 93(1-2) :257-261)。基 因定位研宄認為巨胚基因與水稻7號染色體的RG678分子標記緊密連鎖，二者之間的 距離為6. 2cM，而與RZ395標記之間的遺傳距離為13cM(Qian等，Chinese Rice Res. Newslett.，1996, 4 (3) : 1-2)。近年來，人們對巨胚基因的進一步研宄表明，位于水稻 第7染色體上的巨胚基因（0s07g0603700)編碼細胞色素 P450家族中的一種蛋白 (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)，目前該蛋白被定名為：CYP78B5 (Chen 等，Plant Mol. Biol. R印·，2014, doi:10. 1007/slll05-014-0731-3)。
[0008] 在Park等報道中提到了位于水稻7號染色體上多個目前已被發現的巨胚基因的 等位基因，如geT 1至ge#和ge \不同巨胚基因的等位基因的發現能夠為各種巨胚水稻育 種提供重要的基因資源。雖然目前已報道了至少11個巨胚基因的等位基因，但是這些等位 基因都是位于 0s07g0603700 基因 （NCBI Reference Sequence:NM_001066750.1)編碼鏈上 的突變。
[0009] 另外，目前還沒有發現能夠使稻米產生巨胚表型、在稻米中的維生素 E含量和 γ-氨基丁酸含量比非巨胚水稻稻米都增加的同時，谷胱甘肽含量、低聚麥芽糖含量也一同 增加的新的巨胚等位基因。
【發明內容】
[0010] 本發明提供了一種新的基因序列及其應用，以克服目前水稻在營養成分以及保健 功效方面的不足。
[0011] 本發明第一個方面是提供一種基因序列，所述基因序列包括如下特征：
[0012] a) 0s07g0603700基因編碼鏈第一個密碼子的第一個脫氧核苷酸的上游-777 與-778脫氧核苷酸之間插入了一個腺嘌呤脫氧核苷酸。
[0013] b)0s07g0603700基因編碼鏈第一個密碼子的第一個脫氧核苷酸的下游+125處， 由鳥嘌呤脫氧核苷酸突變為腺嘌呤脫氧核苷酸。
[0014] 本發明第一個方面所述的基因序列，優選為至少包括SEQ ID No. 1所示核苷酸序 列、或與SEQ ID No. 1序列至少90%同源的核苷酸序列。
[0015] 所述與SEQ ID No. 1序列至少90%同源的核苷酸序列，更優選為與SEQ ID No. 1 序列至少95%、更優選為98%、更優選為99%同源的核苷酸序列。
[0016] 其中，本發明上述基因序列還可以包括不影響上述基因序列功能的其他基因片 段，比如包括能夠為植物帶來其他性狀、但不影響上述基因序列功能的其他基因序列。
[0017] 本發明第一個方面所述的基因序列，優選為SEQ ID No. 1所示核苷酸序列、或與 SEQ ID No. 1序列至少90%同源的核苷酸序列。
[0018] 所述與SEQ ID No. 1序列至少90%同源的核苷酸序列，更優選為與SEQ ID No. 1 序列至少95%、更優選為98%、更優選為99%同源的核苷酸序列。
[0019] 本發明第二個方面是提供所述基因序列的應用。所述應用包括：將所述基因序列 植入到稻屬（Oryza)植物受體細胞基因組中。
[0020] 優選地，本發明所述基因序列的應用為作為巨胚基因的應用。
[0021] 優選地，本發明所述基因序列的應用為提高糙米中的多種營養物質，如谷胱甘肽、 低聚麥芽糖等。
[0022] 優選地，所述應用包括：將所述基因序列植