凤丹α‑亚麻酸合成酶编码基因及其应用制造技术

本发明专利技术属于农业生物技术领域，公开了凤丹α‑亚麻酸合成的三个关键酶编码基因及其应用。其中，凤丹硬脂酰‑ACP脱氢酶(PoSAD)编码基因调控硬脂酸转化成油酸，凤丹脂肪酸脱氢酶2(PoFAD2)编码基因调控油酸转化成亚油酸，凤丹脂肪酸脱氢酶3(PoFAD3)编码基因调控亚油酸转化为α‑亚麻酸。本发明专利技术还涉及上述三个基因编码蛋白的应用。利用该基因在植物种籽中的表达选育合成α‑亚麻酸野生凤丹及其同类油用植物材料，评价其优质高产品种；利用该类基因及其亲本进行生物育种、杂交或其他方式育种，定向改良和提升油用风丹及其同类植物合成油酸、亚油酸或α‑亚麻酸的比例和/或含量，培育富含特定不饱和脂肪酸，尤其是富含α‑亚麻酸的油料品种。

Feng Dan alpha linolenic acid synthase encoding gene and its application

The invention belongs to the field of agricultural biotechnology, discloses Feng Dan three key enzymes alpha linolenic acid synthesis genes encoding and its application. Among them, Feng Dan stearoyl ACP dehydrogenase (PoSAD) gene encoding stearic acid into oleic acid, Fengdan fatty acid dehydrogenase (PoFAD2) gene encoding 2 oleic acid into linoleic acid, p.ostii fatty acid dehydrogenase 3 (PoFAD3) gene encoding linoleic acid into alpha linolenic acid. The invention also relates to the application of the three gene coding proteins. Plant materials for use of this gene in plant seeds in the expression of alpha linolenic acid synthesis breeding wild Feng Dan and its oil, evaluate its quality and high-yield varieties; breeding biological breeding, hybridization or other methods using the gene and its parents, the synthesis of oleic acid, linoleic acid and similar wind Dan plants or alpha linolenic acid ratio and / or content with directional improvement and enhance the cultivation of specific oil, rich in unsaturated fatty acids, especially rich in alpha linolenic acid oil varieties.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及农业生物
，更具体地涉及凤丹α-亚麻酸合成酶基因PoSAD(SEQ ID No.1)、PoFAD2(SEQ ID No.3)以及PoFAD3(SEQ ID No.5)及其编码的蛋白质PoSAD(SEQ ID No.2)、PoFAD2(SEQ ID No.4)以及PoFAD3(SEQ ID No.6)。本专利技术还涉及PoSAD、PoFAD2以及PoFAD3基因的克隆及应用方法。本专利技术的脂肪酸脱氢酶及其编码基因对筛选和改良含有上述基因及其调控的特征不饱和脂肪酸含量组成的油用凤丹及其同类植物品种具有重要意义。
技术介绍
牡丹(Paeonia spp.)被广泛应用作为观赏花卉和中药材丹皮栽培已有1,600余年(李嘉珏.张西方,赵孝庆,等.中国牡丹[M].中国大百科全书出版社,2011；刘庭风,李长华，万婷婷.上古园林年表.中国园林,2005,21(5):76-78.)。凤丹(Paeonia ostii var.lishizhenii)历来作为砧木以繁殖观赏牡丹和作为药材丹皮种植，为芍药科属牡丹组革质花盘亚组植物，种子繁殖。凤丹抗逆性强，适应性广，对干旱、寒冷、轻度盐碱等多种非生物胁迫抗性极强，适应多种环境和气候(Wang Y,Dong C,Xue Z,et al.De novo,transcriptome sequencing and discovery of genes related to copper tolerance in Paeonia ostii[J].Gene,2016,576(1Pt 1):126-135.)，在我国28个省市自治区(港澳台尚未统计)广泛引种，是牡丹组植物可在干旱困难地区种植的重要抗逆绿化先锋树种。近年来发现，凤丹种籽富含油脂，其种籽含油量高于20％，去壳含油率高达30％(修宇.FpDREB2A基因调控刺槐直根生长抗旱机制及选育改良抗旱优质材料基础研究[D].北京林业大学,2016.)。凤丹为单瓣花，雌蕊和雄蕊发育正常，结实量大，是目前唯一有种籽产量估测的油用牡丹品种，其产量达2,250-6,000kg/ha(姜培军.菏泽1500亩油用牡丹进入“收获期”亩产量200kg左右[Z].201382.)，与大豆和油菜产量相似(Wang X,Jiang G L,Green M,et al.Identification and validation of quantitative trait loci for seed yield,oil and protein contents in two recombinant inbred line populations of soybean[J].Molecular Genetics&Genomics,2014,289(5):935-949；Kelly AA,Shaw E,Powers S J,et al.Suppression of the SUGAR-DEPENDENT1,triacylglycerol lipase family during seed development enhances oil yield in oilseed rape(Brassica napus L.)[J].Plant Biotechnology Journal,2013,11(3):355-361；Shi T,Li R,Zhao Z,et al.QTL for yield traits and their association with functional genes in response to phosphorus deficiency in Brassica napus[J].Plos One,2012,8(1):1970.)。据含油量20％估算，凤丹籽油产量可达450-1,200kg/ha，凤丹籽仁中不饱和脂肪酸含量为89-92％，其中，α-亚麻酸(C18:3Δ9c,12c,15c，一种omega-3不饱和脂肪酸)含量高于40％(修宇.FpDREB2A基因调控刺槐直根生长抗旱机制及选育改良抗旱优质材料基础研究[D].北京林业大学,2016.)。凤丹已从传统的观赏和药用植物拓展为一种重要的木本油料资源和新资源食品(中华人民共和国卫生部公告2011年第9号[EB/OL].www.moh.gov.cn 2011-03-29)。凤丹籽油主要存在于胚乳中且组成主要为不饱和脂肪酸，黄曲霉素B1、铅、砷、汞、铬以及过氧化值等均符合国家食品卫生标准(修宇.FpDREB2A基因调控刺槐直根生长抗旱机制及选育改良抗旱优质材料基础研究[D].北京林业大学,2016.)，其α-亚麻酸含量远高于其他四种主要木本植物油(橄榄油，0-1.5％；棕榈油，0.3％；椰子油，0-0.2％；茶油:0.5-0.9％)(Bezard J,Bugaut M,Clement G.Triglyceride composition of coconut oil[J].Journal of Oil&Fat Industries,1971,48(3):134-139；Sabelli P A,Dante R A,Nguyen H N,et al.Expression,regulation and activity of a B2-type cyclin in mitotic and endoreduplicating maize endosperm[J].Frontiers in Plant Science,2013,5(5):561；López-Villalobos A,Rol,Hornung.Changes in fatty acid composition during development of tissues of coconut(Cocos nucifera L.)embryos in the intact nut and in vitro[J].Journal of Experimental Botany,2001,52(358):933-942；Nevin K G,Rajamohan T.Virgin coconut oil supplemented diet increases the antioxidant status in rats[J].Food Chemistry,2006,99(2):260-266；Terés S,Barcelócoblijn G,Benet M,et al.Oleic acid content is responsible for the reduction in blood pressure induced by olive oil[J].Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America,2008,105(37):13811-13816；Torstensen B E,Lie,L.Lipid metabolism and tissue composition in Atlantic本文档来自技高网...

【技术保护点】
凤丹α‑亚麻酸合成关键酶编码基因及其编码蛋白，其特征在于：(a)硬脂酰‑ACP脱氢酶基因PoSAD及其编码蛋白，调控硬脂酸转化为油酸；(b)脂肪酸脱氢酶基因PoFAD2及其编码蛋白，调控油酸转化为亚油酸；(c)脂肪酸脱氢酶基因PoFAD3及其编码蛋白，调控亚油酸转化为α‑亚麻酸。

【技术特征摘要】
1.凤丹α-亚麻酸合成关键酶编码基因及其编码蛋白，其特征在于：(a)硬脂酰-ACP脱氢酶基因PoSAD及其编码蛋白，调控硬脂酸转化为油酸；(b)脂肪酸脱氢酶基因PoFAD2及其编码蛋白，调控油酸转化为亚油酸；(c)脂肪酸脱氢酶基因PoFAD3及其编码蛋白，调控亚油酸转化为α-亚麻酸。2.根据权利要求1所述的PoSAD基因，其特征在于核苷酸序列为SEQ ID No.1所示的核苷酸序列；其编码的蛋白质氨基酸序列为SEQ ID No.2所示的氨基酸序列；在凤丹胚乳发育过程中调控硬脂酸转化为油酸。3.根据权利要求1和所述的PoFAD2基因，其特征在于核苷酸序列为SEQ ID No.3所示的核苷酸序列；其编码的蛋白质氨基酸序列为SEQ ID No.4所示的氨基酸序列；在凤丹胚乳发育过程中调控油酸转化为亚油酸。4.根据权利要求1所述的PoFAD3基因，其特征在于核苷酸序列为SEQ I...

【专利技术属性】
技术研发人员：王华芳，修宇，银雪，熊健楠，吴国栋，任建武，
申请(专利权)人：北京林业大学，
类型：发明
国别省市：北京;11