水稻基因OsFAD2的鉴别及其在提高亚油酸含量中应用

本发明属于植物基因工程，具体涉及一种水稻基因osfad2，同时还涉及一种用于鉴别稻米亚油酸品质的基因功能标记，还涉及一种水稻基因osfad2在提高稻米亚油酸含量的应用。

背景技术：

1、亚油酸是一种多不饱和脂肪酸，对人体健康有着重要的益处。研究表明，适量摄入亚油酸可降低ldl胆固醇的水平，提高hdl胆固醇的含量，从而有助于预防动脉粥样硬化和心血管疾病。长期摄入适量的亚油酸可降低患心脏病的风险，维持心血管系统的良好功能。此外，亚油酸还具有抗血小板聚集和保护心脏肌肉的作用，有助于降低心脏病和中风的发生率。亚油酸对免疫系统的调节也具有重要作用。它参与调节免疫细胞的活动，影响炎症反应和免疫功能。亚油酸代谢产生的亚麻酸是一种重要的前体物质，可以合成一系列的生物活性物质，如前列腺素、白三烯等，对免疫系统的发育和功能发挥着重要调节作用。适量摄入亚油酸可以增强免疫系统的抗病能力，减少感染的风险。此外，亚油酸还对神经系统的发育和保护有益。在胚胎期和幼儿期，亚油酸是神经细胞膜结构的重要组成成分，对大脑和神经系统的发育至关重要。研究表明，足够的亚油酸摄入可以改善记忆力、学习能力和情绪稳定性，预防阿尔茨海默病和神经退行性疾病的发生。此外，亚油酸还能促进神经细胞的再生和修复，保护神经系统免受氧化应激和炎症的损伤。

2、亚油酸属于ω-6脂肪酸家族，是人体无法自行合成的必需脂肪酸，必须通过食物摄入。脂肪酸去饱和酶(fatty acid desaturase,fad)是脂肪酸合成代谢途径中一个关键酶，对提高不饱和脂肪酸含量有重大影响，其中fad2是催化油酸(oa)的c12位上脱氢生成双不饱和亚油酸(la)的关键酶，它控制油酸、亚油酸的含量及其比值。1994年，fad2基因功能在拟南芥中被首次验证，而后在玉米、油菜、棉花中逐步被验证。2013年，有研究对水稻基因组dna进行了生物信息学分析，根据其与拟南芥和玉米fad2基因的直向同源序列的相似性，确定了水稻osfad2基因。

3、本发明的目的是克隆一个影响水稻中亚油酸含量的基因，利用该基因的特定序列变异开发基因功能标记，应用开发的基因功能标记开展分子标记辅助选择提高水稻亚油酸的含量。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供水稻基因osfad2的新用途，其编码序列第28位存在非同义突变t/g，导致氨基酸从亮氨酸突变为缬氨酸，相较于基因型为g的水稻，基因型为t的水稻稻米亚油酸含量高。

2、本发明的另一个目的是开发一种能够鉴别稻米亚油酸品质的基因功能标记及其引物，并应用于水稻育种材料的筛选、鉴定，增加育种改良过程检测稻米亚油酸含量的准确性，提高选择效率。

3、为了实现上述的目的，本发明采用以下技术方案：

4、osfad2基因在提高稻米亚油酸含量中的应用，所述osfad2基因编码序列如seq idno.1所示，氨基酸序列如seq id no.2所示。

5、一种提高稻米亚油酸含量的方法：将osfad2基因(seq id no.1)导入籼稻品种中。具体地，以粳稻品种日本晴为供体亲本，将受体亲本9311与所述的供体亲本杂交，再将杂交后代与受体亲本连续回交3代以上，每一代筛选权利要求1所述osfad2基因编码序列第28位基因型为t的植株，获得导入日本晴osfad2基因的水稻材料；或者，以粳稻品种香禾糯为供体亲本，将受体亲本黄华占与所述的供体亲本杂交，再将杂交后代与受体亲本连续回交3代以上，每一代筛选权利要求1所述osfad2基因编码序列第28位基因型为t的植株，获得导入粳稻品种香禾糯osfad2基因的水稻材料；用于检测osfad2基因编码序列第28位基因型的引物序列如seq id no.3-5所示。

6、一种鉴定稻米亚油酸含量的方法，相较于osfad2基因编码序列第28位基因型为g的水稻，基因型为t的水稻稻米亚油酸含量高。进一步地，用于稻米亚油酸含量鉴定的引物序列如seq id no.3-5所示。

7、与现有技术相比，本发明具有以下优点及有益效果：

8、1.本发明克隆了一个影响水稻中亚油酸含量的基因osfad2，该基因促进水稻中油酸向亚油酸的转化；

9、2.本发明基于kasp技术开发出一对用于稻米亚油酸品质基因分型的引物，所述稻米亚油酸品质基因为osfad2。利用本发明提供的基因功能标记可以区分不同亚油酸含量的水稻基因型，检测结果准确可靠；本发明方法能够有效地利用osfad2基因功能标记开展分子标记辅助育种，对稻米亚油酸品质进行遗传改良。

10、3.本发明明确了基因osfad2的优异亲本，来源于粳稻zh11的osfad2等位基因具有提高稻米亚油酸含量的效果。利用crispr/cas9基因编辑技术构建粳稻zh11的osfad2突变体，具有降低稻米亚油酸含量的效果；利用分子标记辅助选择的方法将来源于nip的osfad2基因导入到9311中，将来源于xhn的osfad2基因导入到hhz中，均具有提高稻米亚油酸含量的效果。

11、4.发明获得的osfad2的近等基因系可以直接作为供体应用于稻米营养品质育种。

技术特征：

1.osfad2基因在提高稻米亚油酸含量中的应用，其特征在于，所述osfad2基因编码序列如seq id no.1所示，氨基酸序列如seq id no.2所示。

2.一种提高稻米亚油酸含量的方法，其特征在于，将权利要求1所述的osfad2基因导入籼稻品种中。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，以粳稻品种日本晴为供体亲本，将受体亲本9311与所述的供体亲本杂交，再将杂交后代与受体亲本连续回交3代以上，每一代筛选权利要求1所述osfad2基因编码序列第28位基因型为t的植株，获得导入日本晴osfad2基因的水稻材料。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，以粳稻品种香禾糯为供体亲本，将受体亲本黄华占与所述的供体亲本杂交，再将杂交后代与受体亲本连续回交3代以上，每一代筛选权利要求1所述osfad2基因编码序列第28位基因型为t的植株，获得导入粳稻品种香禾糯osfad2基因的水稻材料。

5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，用于检测osfad2基因编码序列第28位基因型的引物序列如seq id no.3-5所示。

6.一种鉴定稻米亚油酸含量的方法，其特征在于，相较于osfad2基因编码序列第28位基因型为g的水稻，基因型为t的水稻稻米亚油酸含量高。

7.用于稻米亚油酸含量鉴定的引物，其特征在于，所述引物序列如seq id no.3-5所示。

技术总结本发明公开了水稻基因OsFAD2的鉴别及其在提高亚油酸含量中应用，OsFAD2基因调控水稻稻米中亚油酸的含量，其编码序列第28位存在非同义突变T/G，导致氨基酸从亮氨酸突变为缬氨酸，相较于基因型为G的水稻，基因型为T的水稻稻米亚油酸含量高。同时，本发明还公开了水稻基因OsFAD2在提高稻米亚油酸含量的应用，利用基因功能标记辅助选择将来源于水稻品种日本晴（NIP）的OsFAD2基因导入到水稻品种9311中，稻米亚油酸含量升高；利用基因功能标记辅助选择将来源于水稻品种香禾糯（XHN）的OsFAD2基因导入到水稻品种黄华占（HHZ）中，稻米亚油酸含量升高。技术研发人员：余四斌,谢天依,孙文强受保护的技术使用者：华中农业大学技术研发日：技术公布日：2024/8/1