本發明專利技術公開了與植物脂肪酸和油脂代謝相關的油菜轉錄因子BnFUS3及其編碼基因與應用。與植物脂肪酸和油脂代謝相關的油菜轉錄因子BnFUS3氨基酸序列如SEQ?ID?NO.1所示，其編碼基因如SEQ?ID?NO.2或3所示。本發明專利技術保護的基因BnFUS3誘導表達后可以提高植物體的含油量。轉基因誘導表達實驗表明本發明專利技術基因能顯著提高植物體的油含量，為轉基因方法提高植物體的脂肪酸含量提供一條行之有效的途徑。這對提高植物(特別是油料作物)的脂肪酸含量及相關性狀的改良具有重要的理論及實際意義，在農業領域具有廣闊的應用和市場前景。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于基因工程領域，涉及與植物脂肪酸和油脂代謝相關的油菜轉錄因子 BnFUS3及其編碼基因與應用。
技術介紹
植物中的脂肪酸又被稱為植物油，它廣泛存在于植物的種子中。植物油用途廣泛， 運用生物技術改良植物體內脂肪酸的組分和含量具有重要的經濟價值。其中，遺傳工程技 術所選用的操作基因必需是植物體內脂肪酸生物合成過程中的關鍵基因，但是目前人們對 于植物脂肪酸生物合成的分子調控機制還不甚了解，因此，利用遺傳工程技術提高油料作 物含油量的工作目前進展緩慢。以雙子葉模式植物擬南芥為例，植物的胚胎發生主要分為 兩個階段：早期形態發生過程和晚期成熟過程。整個胚胎發育過程中伴隨著淀粉、蛋白質 和脂肪酸等貯藏物質的積累。在胚胎發育早期，主要是淀粉的大量積累，在組織和器官形成 以后，淀粉被轉化為蛋白質和脂肪酸。在發育的種子中，碳水化合物通過糖酵解途徑被分解 成磷酸稀醇式丙酮酸（phosphoenolpyruvate，PEP)，PEP被運輸到質體后再轉化成丙酮酸 和乙酰CoA，乙酰CoA作為底物參與脂肪酸的合成（見Sari A. Ruuska等，2002, The Plant Cell，Vol. 14,1191-1206)〇 近十余年來，科學家們對利用遺傳工程技術提高植物體內，特別是種子中的脂 肪酸含量進行了各種有益的探索。Shintani等在煙草中過量表達了 ACCase的一個亞 基-生物素羧化酶（BC亞基），在煙草葉片中BC的表達水平提高了 3倍，其它三個亞基 的表達水平沒有發生明顯變化，但脂肪酸的含量和組成也沒有明顯改變（見Shintani D.等，1997, Plant Physiology, Vol. 114, 881-886)。另一項研宄表明，增加丙酰 CoA 的含 量能夠提高脂肪酸的含量。Roeseler等利用種子特異性表達啟動子在油菜中過量表達擬南 芥中的HO-ACCase基因，結果使ACCase的活性明顯提高，種子中的含油量提高3-5% (見 Roesler K.等，1997, Plant Physiology, Vol. 113, 75-81)。Roeseler 等的研宄結果表明， 丙酰CoA水平能夠提高脂肪酸的含量，但提高幅度較小。Dechesh等將菠菜的KASIII基因 在煙草中過量表達，結果使KASIII的酶活性提高了 100-300倍，但脂肪酸的含量卻降低了 5-10% (見 Dehesh 等，2001，Plant Physiology, Vol. ,125, 1103-1114)。上述研宄結果表 明，植物體內的脂肪酸代謝是一個復雜和高度協調的過程，通過對脂肪酸代謝途徑中的個 別或單個基因進行遺傳操作并不能夠有效地改變脂肪酸的含量。因此，Girke等人預言在 脂肪酸的代謝過程中，很可能存在一種蛋白激酶或其它調控因子（例如轉錄因子）在起調 控作用（見 Girke, T.等，2000, Plant Physiology, Vol. 124, 1570-1581.) 〇 油菜與擬南芥同屬十字花科，種子儲存物主要是蛋白和油脂。在擬南芥種子中，儲 存蛋白（SSP蛋白）有兩大類：12S球蛋白和2S白蛋白。SSP蛋白由基因家族編碼：12S蛋 白由CRU1/CRA1、CRB、CRU2和CRU3/CRC基因編碼，2S清蛋白由At2Sl~At2S5基因編碼 (Guerche P.等，1990, The Plant cell, Vol. 2, 469-478 ;Mendes A.等，2013, The Plant cell, Vol. 25, 3104-3116)。在atfus3突變體的種子中，這些貯藏蛋白基因的表達水平大 大降低（Keith K.等，1994, The Plant cell, Vol. 6, 589-600 ;MeinkeD.W.等，1994, The Plant cell, Vol. 6, 1049-1064)。多種實驗方法已證明AtFUS3與AtSSP基因啟動子上的 RYnotif 序列結合（CATGCA) (Ezcurra I.等，2000, The Plant Journal, Vol. 24, 57-66)。 當AtFUS3異位表達時，AtSSP基因在幼苗組織中也能表達，但此過程完全或部分依賴ΑΒΑ。 另外，雖然AtFUS3蛋白能直接結合到AtSSP基因的啟動子，但是需要由AtFUS3誘導表達的 次級調節因子的協助（Kagaya Y.等，2005, Plant&cell physiology, Vol. 46, 399-406)。 雖然AtFUS3基因調控種子蛋白合成的機制較為清楚，但是由于油脂合成過 程的復雜性，對于AtFUS3基因調控油脂合成的機制仍然模糊。鑒于油脂積累和儲藏 蛋白的合成是種子成熟期的主要事件，atfus3突變體種子含油量顯著降低。擬南芥幼 苗中異位表達AtFUS3芯片數據表明，被AtFUS3激活轉錄的基因，不僅有參與初級代 謝的基因，包括參與脂類代謝和光合作用基因，也有參與次級代謝的基因 （Tiedemann 等，2008, Developmental biology，Vol.317，l-12;Yamamoto 等，2010, Plant and cell physiology, Vol, 51，2031-2046)。然而，這種誘導能否提高植物體油脂含量不得而知。
技術實現思路
本專利技術的目的是針對現有技術的不足，提供與植物脂肪酸和油脂代謝相關的油菜 轉錄因子BnFUS3。 本專利技術的另一目的是提供該轉錄因子的編碼基因。 本專利技術的又一目的是提供該轉錄因子、編碼基因的應用。 本專利技術的目的可通過以下技術方案實現： 與植物脂肪酸和油脂代謝相關的油菜轉錄因子BnFUS3,選自如下1)或2)所述的 蛋白質： 1)由SEQ ID NO. 1所示的氨基酸序列組成的蛋白質，其中自氨基端第93-195位氨 基酸殘基為B3結構域；SEQ ID NO: 1由308個氨基酸殘基組成，自氨基端（N端）第93-195 位氨基酸殘基為B3結構域。 2)將SEQ ID NO. 1的氨基酸殘基序列經過1~10個氨基酸殘基的取代和/或缺 失和/或添加且與種子脂肪酸合成相關的由1)衍生的蛋白質。 所述取代和/或缺失和/或添加的一至幾個氨基酸殘基優選1-10個氨基酸殘基， 可以是非結構域中的氨基酸殘基，其改變不會對該蛋白的功能產生影響。 為了使1)中的BnFUS3蛋白便于純化，可在由SEQ ID NO. 1所示的氨基酸序列組 成的蛋白質的氨基末端或羧基末端連接上如表1所示的標簽。 表1.標簽的序列【主權項】1. 與植物脂肪酸和油脂代謝相關的油菜轉錄因子BnFUS3,其特征在于選自如下1)或 2)所述的蛋白質： 1) 由SEQ ID NO. 1所示的氨基酸序列組成的蛋白質，其中自氨基端第93-195位氨基酸 殘基為B3結構域； 2) 將SEQ ID NO. 1的氨基酸殘基序列經過1~10個氨基酸殘基的取代和/或缺失和 /或添加且與種子脂肪酸合成相關的由1)衍生的蛋白質。2. 根據權利要求1所述的油菜轉錄因子BnFUS3,其特征在于所述的1~10個氨基酸 殘基的取代和/本文檔來自技高網...
【技術保護點】
與植物脂肪酸和油脂代謝相關的油菜轉錄因子BnFUS3，其特征在于選自如下1)或2)所述的蛋白質：1)由SEQ?ID?NO.1所示的氨基酸序列組成的蛋白質，其中自氨基端第93?195位氨基酸殘基為B3結構域；2)將SEQ?ID?NO.1的氨基酸殘基序列經過1～10個氨基酸殘基的取代和/或缺失和/或添加且與種子脂肪酸合成相關的由1)衍生的蛋白質。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：譚河林，向小娥，
申請(專利權)人：南京農業大學，
類型：發明
國別省市：江蘇;32
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