与种子脂肪酸合成相关的蛋白ＡｔＬ１Ｌ及其编码基因与应用制造技术

本发明专利技术公开了一种与种子脂肪酸合成相关的蛋白及其编码基因与应用。该蛋白是如下１）或２）的蛋白质：１）由序列表中序列１所示的氨基酸序列组成的蛋白质；２）将序列表中序列１的氨基酸残基序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和／或缺失和／或添加且与种子脂肪酸合成相关的由１）衍生的蛋白质。将该蛋白的编码基因导入植物中，可以提高油菜种子中的含油量。这对提高植物（特别是油料作物）的脂肪酸含量及相关性状的改良具有重要的理论及实际意义，在农业领域具有广阔的应用和市场前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及与种子脂肪酸合成相关的蛋白及其编码基因与应用。
技术介绍
植物中的脂肪酸又被称为植物油，它广泛存在于植物的种子中。植物油用途广泛， 运用生物技术改良植物体内脂肪酸的组分和含量具有重要的经济价值。其中，遗传工程技 术所选用的操作基因必需是植物体内脂肪酸生物合成过程中的关键基因，但是目前人们对 于植物脂肪酸生物合成的分子调控机制还不甚了解，因此，利用遗传工程技术提高油料作 物含油量的工作目前进展缓慢。以双子叶模式植物拟南芥为例，植物的胚胎发生主要分为 两个阶段早期形态发生过程和晚期成熟过程。整个胚胎发育过程中伴随着淀粉、蛋白质 和脂肪酸等贮藏物质的积累。在胚胎发育早期，主要是淀粉的大量积累，在组织和器官形 成以后，淀粉被转化为蛋白质和脂肪酸。在发育的种子中，碳水化合物通过糖酵解途径被分 解成磷酸烯醇式丙酮酸(phosphoenolpyruvate，PEP)，PEP被运输到质体后再转化成丙酮 酸和乙酰CoA，乙酰CoA作为底物参与脂肪酸的合成(Ruuska, S. A.，Girke, T.，Benning, C. , and Ohlrogge, J. B. (2002). Contrapuntal networks of gene expression during Arabidopsis seed filling. Plant Cell 14,1191-1206.)。在种子发育过程中，质体内的脂肪酸合成酶复合物中的酶类负责脂肪酸的合成， 所合成的脂肪酸被导入胞质酰基CoA库中以维持三酯酰甘油(TAG)积累。植物种子中的TAG 的生物合成是在内质网中进行的。TAG的前体是甘油-3-磷酸和脂酰CoA，合成TAG的过 程共需要三种酰基转移酶和一种磷酸水解酶，分别是甘油-3-磷酸酰基转移酶(GPAT)，溶 血磷脂酸酰基转移酶(LPAT)，二脂酰甘油酰基转移酶(DGAT)和磷脂磷酸水解酶(PAPase) (Ohlrogge 等，1979，Proc Natl Acad ki，USA，76 :1194-1198)。这三种酰基转移酶催 化甘油骨架的逐步酰基化过程。近十余年来，科学家们对利用遗传工程技术提高植物体 内，特别是种子中的脂肪酸含量进行了各种有益的探索。Shintani等在烟草中过量表达 了 ACCase的一个亚基-生物素羧化酶(BC亚基)，在烟草叶片中BC的表达水平提高了 3 倍，其它三个亚基的表达水平没有发生明显变化，但脂肪酸的含量和组成也没有明显改变 (Shintani，D· , Roesler,K. ,Shorrosh,B.，Savage，L，and Ohlrogge,J. (1997). Antisense expression and overexpression of biotin carboxylase in tobacco leaves. Plant Physiol 114,881-886.)。另一项研究表明，增加丙酰CoA的含量能够提高脂肪酸的含量。 Roeseler等利用种子特异性表达启动子在油菜中过量表达拟南芥中的HO-ACCase基因， 结果使ACCase的活性明显提高，种子中的含油量提高3-5% (Roesler，K.，Shintani, D.， Savage, L.，Boddupalli, S.，and Ohlrogge, J. (1997). Targeting of the Arabidopsis homomeric acetyl-coenzyme A carboxylase to plastids of rapeseeds. Plant Physiol 113，75-81.)。Roeseler等的研究结果表明，丙酰CoA水平能够提高脂肪酸的含量，但提高 幅度较小。Dechesh等将菠菜的KASIII基因在烟草中过量表达，结果使KASIII的酶活性提 高了 100-300 倍，但脂肪酸的含量却降低了 5-10% (Dehesh等，2001 ,Plant Physiol.，125 1103-1114)。上述研究结果表明，植物体内的脂肪酸代谢是一个复杂和高度协调的过程，通 过对脂肪酸代谢途径中的个别或单个基因进行遗传操作并不能够有效地改变脂肪酸的含 量。因此，Girke等人预言在脂肪酸的代谢过程中，很可能存在一种蛋白激酶或其它调控因 子(例如转录因子)在起调控作用(Girke，Τ.，Todd, J.，Ruuska，S.，White, J.，Benning, C. , and Ohlrogge, J. (2000). Microarray analysis of developing Arabidopsis seeds. Plant Physiol 124，1570-1581.)。目前，已发现的参与植物脂肪酸代谢的转录因子有拟南芥的WRIl和LECl等。其 中，WRIl编码一个AP2/ERra转录因子蛋白，它可能是植物体内由蔗糖向TAG转化的一个 关键的调节因子(Cernac，Α.，and Benning, C. (2004). WRINKLEDlencodes an AP2/EREB domain protein involved in the control of storage compound biosynthesis in Arabidopsis. Plant J 40，575-585.)。LECl属于能结合启动子中顺式作用元件CCAAT盒的 一类转录因子，调控胚胎的发生与种子成熟，同时可能对胚胎形成过程中胚胎储存物的积 Mii^fiIiS (Lotan, T. ，Ohto, M. ，Yee, K. M. ，West, Μ. Α. ，Lo, R. ，Kwong, R. W. ，Yamagishi, K. , Fischer, R. L. , Goldberg, R. B. , and Harada, J. J. (1998). Arabidopsis LEAFY COTYLEDON1 is sufficient to induce embryodevelopment in vegetative cells.Cell 93，1195-1205.)。过量表达LECl能大幅度增加转基因拟南芥幼苗中的脂肪酸含量(Mu，J.， Tan, H. , Zheng, Q. , Fu, F. , Liang, Y. , Zhang, J. , Yang, X. , Wang, Τ. , Chong, K. , Wang, X. J., et al. (2008). LEAFYC0TYLED0N1 is a key regulator of fatty acid biosynthesis in Arabidopsis. Plant Physiol 148，1042—1054.)。在拟南芥基因组中，编码转录因子的基因占了很大一部分，至少有1500个，占整 个基因组的5%以上(Riechmann等，2000，Science，290 :2110-2113)。这些转录因子大多 属于大的基因家族，有的基因家族又包括许多亚族，而且有些转录因子家族是植物所特有 的。对转录因子的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种蛋白，是如下１）或２）的蛋白质：１）由序列表中序列１所示的氨基酸序列组成的蛋白质；２）将序列表中序列１的氨基酸残基序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和／或缺失和／或添加且与种子脂肪酸合成相关的由１）衍生的蛋白质。

【技术特征摘要】
1.一种蛋白，是如下1)或幻的蛋白质1)由序列表中序列1所示的氨基酸序列组成的蛋白质；2)将序列表中序列1的氨基酸残基序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失 和/或添加且与种子脂肪酸合成相关的由1)衍生的蛋白质。2.权利要求1所述蛋白的编码基因。3.根据权利要求2所述的编码基因，其特征在于所述蛋白的编码基因是如下1)-4) 中任一所述的基因1)其编码序列是序列表中序列2的自5'末端第39-743位脱氧核糖核苷酸；2)其核苷酸序列是序列表中的序列2；3)在严格条件下与与1)或幻的基因杂交且编码权利要求1所述蛋白的基因；4)与1)或2)的基因具有90%以上的同源性且编码权利要求1所述蛋白的基因。4.根据权利要求3所述的编码基因，其特征在于所述权利要求3中，3)或4)的基因 是序列表中序列3所示的基因。5.含有权利要求2-4任一所述基因的重组载体或转基因细胞系或重组菌。6.根据权利要求5所述的重组载体，其特征在于所述重组载体是按照下述1)或2)的 方法制备得到的重组表达载体1)将序列...

【专利技术属性】
技术研发人员：左建儒，谭河林，杨晓辉，牟金叶，
申请(专利权)人：中国科学院遗传与发育生物学研究所，
类型：发明
国别省市：11