一种调控油菜含油量的BnaC05.UK基因及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种调控油菜含油量的BnaC05.UK基因，其核苷酸序列如SEQ ID NO:1所示，本发明专利技术还公开了该基因编码的蛋白以及其CRISPR/Cas9基因编辑载体和重组菌。使用农杆菌介导的遗传转化方法将BnaC05.UK基因的CRISPR/Cas9基因编辑载体转化到油菜的基因组中，获得BnaC05.UK基因功能缺失的油菜品种并测定突变体材料的含油量，结果发现BnaC05.UK基因负调控油菜含油量的累积，突变体材料含油量相比于野生型显著升高。本发明专利技术在油菜高油育种中具有十分重要的意义。种中具有十分重要的意义。种中具有十分重要的意义。

【技术实现步骤摘要】
一种调控油菜含油量的BnaC05.UK基因及其应用


[0001]本专利技术属于基因工程和生物
，具体涉及一种调控油菜含油量的未注释基因BnaC05.UK及其应用。

技术介绍

[0002]在上亿年的进化过程中，植物进化出了合成各类代谢物的能力，这些代谢物在植物生长、繁殖和对环境的适应中都起到了重要的作用。植物界中大约有10到100万种代谢物，表明植物具有丰富的代谢多样性。近些年来，越来越多的研究者利用全基因组关联分析(Genome Wide Association Studies，GWAS)来解析代谢组多样性，结合代谢组的全基因组关联分析被称为代谢物全基因组关联分析(Metabolite Genome Wide Association Studies，GWAS)mGWAS，它能够很好的解析代谢多样性背后的遗传变异。甘蓝型油菜(Brassica napus L.)是世界上最重要的油料作物之一，菜籽油约占我国植物油供给的50％。含油量和千粒重是油菜重要的产量性状，油菜种子中代谢物调控含油量及千粒重的途径及机制并不完全清楚。
[0003]在生物体内，脂肪酸(Fatty Acid，FA)合成于质体中，在植物体内存在大量的转录因子调节脂肪酸的合成、转运、储存和降解等过程。脂肪酸合成的第一步是由乙酰辅酶A羧化酶(ACCase)催化乙酰辅酶A羧化生成丙二酰辅酶A，然后脂肪酸合成酶以丙二酰辅酶A为底物,每次循环增加两个碳合成酰基碳链，合成16至18碳的饱和脂肪酸。WRINKLED 1(WRI1)是直接调控种子成熟过程中FA代谢的一个转录因子，它参与调节糖酵解后期和FA生物合成早期的基因，WRI1的过量表达会导致种子和发育中幼苗脂肪酸的增加，且WRI1的过表达上调了质体中与FA合成有关的一系列基因表达水平，包括PYRUVATE KINASE(P1
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PKbeta1)，BIOTIN CARBOXYL CARRIER PROTEIN 2(BCCP2)，ACYL CARRIER PROTEIN 1(ACP1)，3
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KETOACYL
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ACYL CARRIER PROTEIN SYNTHASE I(KAS1)。此外，FUS3和ABI等也能够诱导许多参与光合作用和脂肪酸生物合成途径的基因。
[0004]黄酮类化合物与FA生物合成之间存在密切关系。丙二酰辅酶A是类黄酮生物合成的底物，在TRANSPARENT TESTA4(TT4)的催化下丙二酰辅酶A与4
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香豆素
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CoA反应生成查尔酮。TT4是催化类黄酮生物合成的第一步反应，TT4的突变会导致类黄酮生物合成缺乏。Xuan等详细介绍了拟南芥TT4突变体中，类黄酮合成受阻对拟南芥种子脂质合成的影响。具体而言，在TT4突变体中，植物提高了种子发育过程中对可溶性糖的利用率，激活了与糖酵解和脂肪酸合成相关的转录因子，如WRI1，ABI3等，并增加了对生长素的积累。TRANSPARENT TESTA 2(TT2)在种子发育早期，通过靶向调控FUS3来调节FA生物合成，TT2还通过在种子晚期发育阶段下相关基因来影响种子的FA组成。TT8的缺失使甘蓝型油菜种子中的类黄酮合成异常同时造成脂肪酸的积累，BnTT8双突变体种子含油量和蛋白质含量显著上升，脂肪酸组成也发生显著改变。Zhang等使用382份甘蓝型油菜种质，通过TWAS和GWAS对种皮含量自然变异解析了解析，结合TWAS和种皮含量相关基因模块的相关网络，发现了调控种皮含量的一个新基因BnaC07.CCR
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LIKE(CCRL)，它通过调节木质素生物合成来决定种皮厚度与种
皮木质素含量。
[0005]本专利技术克隆了一个未注释基因BnaC05.UK，利用CRISPR/Cas9技术创建BnaC05.UK的突变体，获得的油菜突变体的种子含油量显著升高，该结果预示着BnaC05.UK基因在调控油菜种子含油量中发挥着重要作用，它在创建高含油量油菜新种质中具有相当大的应用前景。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种调控油菜含油量的未注释基因BnaC05.UK以及其在创建高含油量油菜品种中的应用。
[0007]通过对382份核心种质代谢组测定，获得完整的甘蓝型油菜成熟种子代谢组数据；利用本实验室已有的基因组与发育中种子转录组数据，通过关联分析(GWAS和TWAS)构建全面的农艺性状(含油量)三元关系网络(代谢物
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QTL
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基因)；通过代谢标志物结合多组学分析数据，挖掘和克隆参与油菜种子含油量相关的新基因。在甘蓝型油菜种子代谢组全基因组关联分析和全转录组关联分析中发现一种与含油量相关代谢物显著关联的基因，申请人将其命名为BnaC05.UK基因。该基因存在于甘蓝型油菜C05染色体上(BnaC05g43050D)，基因的核苷酸序列如序列SEQ ID NO：1所示，其中BnaC05.UK由276bp组成，该基因编码的蛋白质序列如序列表SEQ ID NO：2所示，共编码91个氨基酸。
[0008]在获得所述基因的突变体时，使用农杆菌介导的遗传转化方法将BnaC05.UK基因的CRISPR/Cas9基因编辑载体转化到油菜的基因组中，利用CRISPR/Cas9基因编辑技术获得基因BnaC05.UK功能缺失的油菜品种。
[0009]通过测定突变体材料的含油量发现BnaC05.UK基因负调控油菜含油量的累积，突变体材料含油量相比于野生型显著升高。
[0010]油菜产量对于全球植物油供应至关重要，含油量属于油菜产量三要素之一。全面的次级代谢组研究联合基因组，转录组和农艺性状等多组学分析对甘蓝型油菜的研究具有极大的推动作用。通过多组学分析可以挖掘到的大量参与含油量积累的新基因，对于后续油菜含油量的遗传改良具有重要作用。本专利技术创建的遗传资源在油菜高油育种中具有十分重要的意义。
附图说明
[0011]图1是基因BnaC05.UK在油菜的表型鉴定，利用近红外分析油菜种子含油量。L1和L5为BnaC05.UK被编辑的纯合突变体，每个株系有3个不同单株，*表示在Student
’
st test中P<0.05。
[0012]图2是利用BnaC05.UK的cDNA序列构建了一个系统发育树。
[0013]图3BnIR中甘蓝型油菜泛基因组中BnaC05.UK的序列分析。
具体实施方式
[0014]以下结合具体实施例对本专利技术作进一步详细说明。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不是用于限制本专利技术的范围。下列实施例中未详细说明的实验方法，通常按照常规方法或工具书《分子克隆：实验室指南》(New York:Cold Spring Harbor Laboratory,
1989)中所述的方法，或者按照生产商提供的操作手册中建议的方法。
[0015]植物代谢物可以影响植物自身的生长发育和环境适应，并且植物代谢物在维持人类本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种调控油菜含油量的基因，其核苷酸序列如SEQ ID NO:1所示。2.权利要求1所述基因编码的蛋白，其氨基酸序列如SEQ ID NO:2所示。3.权利要求1所述基因的CRISPR/Cas9基因编辑载体。4.含有权利要求3所述CRISPR/Cas9基因编辑载体的重组菌。5.权利要求1所述的基因、权利要求2所述的蛋白、权利要求3所...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭亮，鲁少平，姚旋，李隆，
申请(专利权)人：华中农业大学，
类型：发明
国别省市：