AtAIL1基因在提高作物含油量和亚油酸含量中的应用制造技术

本发明专利技术属于生物技术和作物基因工程领域，具体公开了AtAIL1基因在提高作物含油量和亚油酸含量中的应用。本发明专利技术研究证明了AtAIL1可用于提高作物种子中亚油酸含量，以及提高作物种子或营养组织的含油量，同时可提高作物营养组织中的三酰甘油含量。本发明专利技术在培育富含亚油酸作物、高含油作物方面和生物量大的作物中具有重要应用价值。有重要应用价值。

【技术实现步骤摘要】
AtAIL1基因在提高作物含油量和亚油酸含量中的应用


[0001]本专利技术属于生物技术和作物基因工程领域，具体涉及AtAIL1在提高作物亚油酸含量和种子或营养组织含油量中的应用。

技术介绍

[0002]植物油的主要成分为三酰甘油(Triacylglycerol,TAG)，是植物种子中重要的贮藏物质，为种子萌发和幼苗的形态建成提供合成底物和能量(Kumar et al.2020)。植物油与人类生活息息相关，在食品和工业领域被广泛利用(Jaworski and Cahoon 2003)。植物油为人类提供能量和必须脂肪酸，除了在化工、化妆品和药品等工业领域中也具有广泛应用外(Lin et al.2017)，也日益成为可再生生物材料和燃料的重要来源。到2030年，预计全球对植物油的需求量将翻一番(Chapman and Ohlrogge 2012)。随着人们对植物油的需求量不断增加，植物油的需求量与产量之间的差距逐年缩小，加上我国人均耕地面积和油料作物播种面积逐年减少等因素，提高油料作物种子含油量，对于保障粮油安全、增加农民收入、推动经济发展等方面都具有重要应用价值。人们在考虑提高种子含油量的同时也创建高叶片含油的植物。如在高生物量植物烟草中过表达DGAT和诱导表达LEC2在营养组织中增加了含油量(Andrianov et al.2010)，提升了烟草作为能源植物的潜力。
[0003]植物油的营养、健康及其脂肪酸组成是人们长期关注的焦点话题之一。三酰甘油是由甘油骨架和不同种类脂肪酸组成的。其中以碳原子数:双键数(X:Y)表示不同种类脂肪酸，如常见的作物种子中含量较高的棕榈酸(hexadecanoic acid,16:0)、硬脂酸(octadecanoic acid,18:0)、油酸(cis
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Δ9octadecenoic acid,18:1)、亚油酸(9,12
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Octadecadienoic acid,18:2)、亚麻酸(9,12,15
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Octadecatrienoic acid,18:3)、花生烯酸(cis
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11
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Eicosenoicacid,20:1)等。不同脂肪酸由于不饱和程度可分为饱和脂肪酸(碳链上没有双键)、单不饱和脂肪酸(碳链上有一个双键)、多不饱和脂肪酸(碳链上有两个或两个以上的双键)。根据双健的位置及功能又将多不饱和脂肪酸分为ω
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6系列和ω
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3系列。其中亚油酸和花生四烯酸属于ω
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6系列脂肪酸，亚麻酸、二十二六烯酸(DHA,22:6)、二十碳五烯酸(EPA,20:5)属于ω
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3系列脂肪酸。

技术实现思路

[0004]基于专利技术人新的研究发现，本专利技术提供了AtAIL1在提高作物中亚油酸或/和含油量中的应用，所述AtAIL1基因序列如SEQ ID NO.1序列所示，或者，所述AtAIL1基因编码的蛋白如SEQ ID NO.2序列所示。所述作物包括作物种子或/和营养组织。进一步，所述AtAIL1基因通过上调LPAT5促进作物含油量和亚油酸含量。
[0005]本专利技术同时提供了AtAIL1基因在提高作物营养组织中三酰甘油含量的应用。进一步，所述AtAIL1基因通过上调OLE1，CLO1和LPAT5促进营养组织中三酰甘油的积累。
[0006]本专利技术还提供了含有上述的AtAIL1基因的表达载体。进一步，所述表达载体为Pha
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AtAIL1
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DsRed
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pK7WG2D和XVE
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AtAIL1
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hygR
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pMDC7，其中，Pha为Phaseolin启动子，
XVE为XVE系统驱动启动子，DsRed为荧光标记蛋白基因表达盒，hygR为潮霉素抗性筛选标记基因表达盒，pK7WG2D为表达载体骨架；
[0007]本专利技术同时提供了含有上述表达载体的大肠杆菌或农杆菌细胞。
[0008]本专利技术进一步提供了一种作物育种方法。所提供的育种方法是在作物种子或营养组织中高表达上述的AtAIL1基因，以增加作物尤其是种子中的含油量或/和亚油酸含量或增加作物尤其是营养组织中三酰甘油的含量。
[0009]本专利技术在模式植物拟南芥野生型Col
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0和油料作物亚麻荠Suneson品种中揭示了AtAIL1在脂肪酸代谢和油脂积累中的功能。可以有效促进种子含油量、提高种子亚油酸含量，基于此，在实际应用中可以通过在种子中高表达AtAIL1创建高油作物或高亚油酸作物。
[0010]本专利技术同时揭示了在作物营养组织中诱导表达AtAIL1后可以提高营养组织中三酰甘油的含量，这对利用生物量大的绿色组织作为能源生产器具有重要价值。
[0011]本专利技术在培育富含亚油酸作物、高含油作物方面和生物量大的作物中具有重要应用价值。
附图说明
[0012]图1为本专利技术实施例2，3中拟南芥野生型Col
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0背景下高表达AtAIL1的两个T4纯系及Col
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0发育中种子AtAIL1的表达情况；所用表达载体为Pha
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AtAIL1
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DsRed
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pK7WG2D；EF1α为内参基因，横坐标表示AtAIL1/Col
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0的两个株系及Col
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0对照，纵坐标表示AtAIL1的表达水平。
[0013]图2为本专利技术实施例2，4中拟南芥野生型Col
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0背景下高表达AtAIL1的13个T2株系及Col
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0成熟种子中每粒种子总脂肪酸含量(代表种子含油量，即种子中的总含油量)；所用表达载体为Pha
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AtAIL1
‑
DsRed
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pK7WG2D；在Col
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0背景下高表达AtAIL1使每粒种子总脂肪酸含量由对照的5.5微克/种子最高升高至6.9微克/种子；误差线为三个重复的STDEV；“**”表示各个系与Col
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0相比的T检验P<0.01；横坐标表示AtAIL1/Col
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0的13个株系及Col
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0对照，纵坐标表示每粒种子总脂肪酸含量。
[0014]图3为本专利技术实施例2，4中拟南芥野生型Col
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0背景下高表达AtAIL1的13个T2株系及Col
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0成熟种子中亚油酸占总脂肪酸的百分含量；所用表达载体为Pha
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AtAIL1
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DsRed
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pK7WG2D；在Col
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0背景下高表达AtAIL1使亚油酸的百分含量由对照的27.7％最高升高至34.9％；误差线为三个重复的STDEV；“**”表示各个系与Col
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.AtAIL1基因在提高作物中含油量中的应用，所述AtAIL1基因序列如SEQ ID NO.1序列所示，或者，所述AtAIL1基因编码的蛋白如SEQ ID NO.2序列所示。2.AtAIL1基因在提高作物中亚油酸含量的应用，所述AtAIL1基因序列如SEQ ID NO.1序列所示，或者，所述AtAIL1基因编码的蛋白如SEQ ID NO.2序列所示。3.根据权利要求1或2所述的应用，其特征在于，所述作物包括作物种子或/和作物营养组织。4.根据权利要求1或2所述的应用，其特征在于，AtAIL1基因在作物种子中高表达后通过上调LPAT5促进作物含油量或/和亚油酸含量。5.AtAIL1基因在提高作物营养组织中三酰甘油含量的应用，所述AtAIL1基因序列如SEQ ID NO.1序列所示，或者，所述AtAIL1基因编码的蛋白如SEQ ID NO.2序列所示。6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，AtAIL1基因在作物营养组织中诱导表达后通过上调OLE1，CLO1和LPAT5促进三酰甘油的积累。7.含有AtAIL1基因的表达载体，所述AtAIL1基因序列如SEQ ID NO.1序列所示，或者，所述AtAIL1基因编码的蛋白如SEQ ID NO.2序...

【专利技术属性】
技术研发人员：张猛，刘香伶，
申请(专利权)人：西北农林科技大学，
类型：发明
国别省市：