一种促进植物种子亚麻酸积累的基因的应用制造技术

本发明专利技术公开了一种促进植物种子亚麻酸积累的基因的应用，该基因片段具有如SEQ ID No.1～SEQ ID No.4任意一条所示的核苷酸序列或其互补序列，或者由于增加、缺失或替换一个或多个核苷酸导致的与SEQ ID No.1～SEQ ID No.4任意一条所示的核苷酸序列同源性不小于95％、且功能相同的衍生核苷酸序列。本发明专利技术首次发现了甘蓝型油菜溶血磷脂酸酰基转移酶基因BnLPAAT2其促进植物种子亚麻酸积累的功能及用途，通过引入具有特定核苷酸序列的基因片段、及具有特定氨基酸序列的蛋白质，能够有效促进植物种子亚麻酸积累。本发明专利技术中克隆的BnLPAAT2基因不但在超表达株系种子中显著提高亚麻酸含量，而且种子含油量也有了一定幅度的提高。

【技术实现步骤摘要】
一种促进植物种子亚麻酸积累的基因的应用
本专利技术属于植物基因工程领域，更具体地，涉及一种促进植物种子亚麻酸积累的基因的应用。本专利技术具体是采用分子生物学方法，从甘蓝型油菜发育中的种子中分离出能偏好性催化亚麻酸酯化形成磷脂酸的基因BnLPAAT2(BrassicanapusLysophosphatidicAcidAcyltransferase2)，它编码一个酰基转移酶。通过在拟南芥中超量表达分析，证明BnLPAAT2催化亚麻酸在甘油三酯sn-2位的酯化的过程中有偏好性，最终提高了种子内亚麻酸含量和含油量。
技术介绍
高等植物中，油脂主要以甘油三酯的形式存在，而甘油三酯主要由甘油骨架和三个脂肪酸通过酯键连接构成。在常见的油料作物中，甘油三酯中的脂肪酸则主要由软脂酸、硬脂酸、油酸、亚油酸和少量亚麻酸组成。其中，亚油酸和亚麻酸是人体不能自身合成的脂肪酸必须要从外源摄入才能满足机体代谢需要，因此被称为人体必需脂肪酸。世界卫生组织和联合国粮农组织在1993年就呼吁专项补充必需脂肪酸尤其是ω-3脂肪酸摄入。因此，各国纷纷立法要求食用油中必需添加必需脂肪酸，以保障国民基本营养摄入安全。然而，目前主要的油料作物油脂中亚麻酸含量偏低，无法满足人体对不饱和脂肪酸的摄入需要。因此，改良油料作物脂肪酸品质是目前的热点话题。脂肪酸的酯化最终合成油脂是在内质网中通过Kennedy途径进行：在这一过程是脂酰辅酶A在3-磷酸甘油酰基转移酶以甘油-3-磷酸为骨架在sn-1位碳位催化脱去酰基得到溶血磷脂酸(Lysophosphaticacid，LPA)(Jain,RK,Coffey,MandLai,K,etal.,2000)，然后由溶血磷脂酸酰基转移酶(Lysophosphatidylacyltransferase，LPAAT)在sn-2位酯化催化形成磷脂酸(Phosphatidicacid，PA)，后再由磷脂酸磷酸化酶、二酰甘油酰基转移催化脱酰基合成三酰基甘油酯。溶血磷脂酸酰基转移酶(Lysophosphatidylacyltransferase，LPAAT)是控制溶血磷脂酸生成磷脂酸的关键酶(Liang,MandJiang,J,2013)。目前，多个物种的溶血磷脂酰基转移酶已经被克隆出来，包括酿酒酵母、月桂、拟南芥、油菜、亚麻、可可、花生、池花属植物等多种生物。在提高油脂合成提高含油量研究方面，发现LPAAT可以提高油脂合成。超量表达ScLPAAT在油菜中提高含油量达6.84％到8.55％(Liu,F,Xia,YandWu,L,etal.,2015)。将从甘蓝型油菜克隆得到的LPAAT基因BAT1.5、BAT1.12、BAT1.13转入拟南芥表达，得到的子代种子平均含油量提高了11％(Maisonneuve,S,Bessoule,JJandLessire,R,etal.,2010)。将酵母中克隆得到的LPAAT基因转入拟南芥及甘蓝型油菜，得到的转基因后代种子含油量提高了21％-26％(Zou,J,Katavic,VandGiblin,EM,etal.,1997)。LPAAT基因之所以吸引了众多学者的目光主要是因为LPAAT基因对不常见脂肪酸所表现出丰富的底物偏好性，能够对生产非常见脂肪酸(UnusualFattyAcid)起到促进作用。因此，在自然界中多样的生物基因资源中，发掘具有工业、食品领域应用价值的LPAAT基因具有重要意义及广阔前景。报道证实，拟南芥质体型LPAAT对16:0的偏好性大于对18:0的偏好性(Bourgis,F,Kader,JCandBarret,P,etal.,1999)。克隆可可未成熟种子的胚乳中克隆到LPAAT，发现该基因对中链脂肪酸具有底物偏好性(Laurent,PandHuang,AH,1992；Davies,HM,Hawkins,DJandNelsen,JS,1995；Knutzon,DS,Lardizabal,KDandNelsen,JS,etal.,1995；Cao,YZ,Oo,KCandHuang,AH,1990)。在亚麻发育中的种子中克隆到具有LPAAT活性的基因，进一步的功能验证发现该基因编码产物对18:2具有偏好性(Sorensen,BM,Furukawa-Stoffer,TLandMarshall,KS,etal.,2005)。在Limnanthesdouglasii中克隆到编码LPAAT的基因，将该基因转入大肠杆菌JC201突变型菌株，发现LPAAT具有芥酸偏好性(Brown,AP,Brough,CLandKroon,JTM,etal.,1995)。将MeadowfoamLPAAT基因转入甘蓝型油菜，转基因子代种子中芥酸含量有明显提高(Lassner,MW,Levering,CKandDavies,HM,etal.,1995)。在酿酒酵母中克隆的LPAAT对不饱和脂肪酸具有底物偏好性(Jain,S,Stanford,NandBhagwat,N,etal.,2007)。在白菜型油菜中发现了微粒体型LPAAT具有芥酸偏好性，这也是首次在十字花科中第一次发现长链不饱和脂肪酸偏好性(Taylor,DC,Barton,DLandGiblin,EM,etal.,1995)。在花生发育中的种子中克隆到LPAAT基因，底物偏好性验证发现，该基因也有底物偏好性(Shekar,S,Tumaney,AWandRao,TJVS,etal.,2002)。将可可来源的LPAAT与WRI1转录因子在烟草中共表达，结果表明，可可来源的LPAAT具有强烈的中链脂肪酸偏好性，在烟草叶片中检测到超量中链脂肪酸的积累(Knutzon,DS,Lardizabal,KD,Nelsen,JS,Bleibaum,JL,Davies,HMandMetz,JG,1995；Reynolds,KB,Taylor,MCandZhou,X,etal.,2015)。将酵母SLC1体外进行偏好性检测发现，SLC1对油酸和14:0具有偏好性(Shui,G,Guan,XLandGopalakrishnan,P,etal.,2010)。在藻类植物中，不同物种可发现LPAAT表现出较大差异的底物偏好性，如16:0、18:0、18:1等(Okazaki,K,2006)。综合以上研究内容，虽然上述LPAAT基因在体外实验中可以表现出底物偏好性，但超表达LPAAT并没有提高目标脂肪酸在油脂中的比例和含量。分析认为，超表达LPAAT基因并没有引起特异脂肪酸的合成加快，LPAAT的作用仅仅是在脂肪酸酯化阶段起到偏好积累的作用。油脂中的亚麻酸含量取决于亚麻酸的合成(如脂肪酸脱氢酶)和积累(如酰基转移酶)两方面。因此，寻找对亚麻酸具有偏好性积累的酰基转移酶具有重要意义。少数研究报道超表达LPAAT提高了目标脂肪酸在甘油三酯中的百分含量但总含油量却下降，最终目标脂肪酸的总量没有明显提高。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术的目的在于提供一种促进植物种子亚麻酸积累的基因的应用，本专利技术首次发现了甘蓝型油菜溶血磷脂酸酰基转移酶基因BnLPAAT2其促进植物种子亚麻酸积累的功能及用途(即首次发现了能够提高植物种子亚麻酸积累的酰基转移酶基因)，通过引入具有本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基因片段在促进植物种子中亚麻酸积累中的应用，其特征在于，该基因片段具有如SEQ ID No.1～SEQ ID No.4任意一条所示的核苷酸序列或其互补序列，或者由于增加、缺失或替换一个或多个核苷酸导致的与SEQ ID No.1～SEQ ID No.4任意一条所示的核苷酸序列同源性不小于95％、且功能相同的衍生核苷酸序列。

【技术特征摘要】
1.一种基因片段在促进植物种子中亚麻酸积累中的应用，其特征在于，该基因片段具有如SEQIDNo.1～SEQIDNo.4任意一条所示的核苷酸序列或其互补序列，或者由于增加、缺失或替换一个或多个核苷酸导致的与SEQIDNo.1～SEQIDNo.4任意一条所示的核苷酸序列同源性不小于95％、且功能相同的衍生核苷酸序列。2.一种蛋白质在促进植物种子亚麻酸积累中的应用，其特征在于，该蛋白质具有如SEQIDNo.5～SEQIDNo.8任意一条所示的氨基酸序列，或者由于增加、缺失或替换一个或多个氨基酸导致的与SEQIDNo.5～SEQIDNo.8任意一条所示的氨基酸序列具有同等活性的衍生蛋白。3.一种重组载体在育种改良以促进植物种子亚麻酸积累中的应用，其特征在于，该重组载体包含基因片段，所述基因片段具有如SEQIDNo.1～SEQIDNo...

【专利技术属性】
技术研发人员：栗茂腾，尹永泰，郭祯怡，陈康，刘思，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42