本发明专利技术公开了与植物脂肪酸和油脂代谢相关的油菜转录因子BnFUS3及其编码基因与应用。与植物脂肪酸和油脂代谢相关的油菜转录因子BnFUS3氨基酸序列如SEQ ID NO.1所示，其编码基因如SEQ ID NO.2或3所示。本发明专利技术保护的基因BnFUS3诱导表达后可以提高植物体的含油量。转基因诱导表达实验表明本发明专利技术基因能显著提高植物体的油含量，为转基因方法提高植物体的脂肪酸含量提供一条行之有效的途径。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】
本专利技术属于基因工程领域，涉及与植物脂肪酸和油脂代谢相关的油菜转录因子 BnFUS3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 成磷酸稀醇式丙酮酸（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（见Sari A. Ruuska等，2002, The Plant Cell，Vol. 14,1191-1206)〇 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（见Shintani D.等，1997, Plant Physiology, Vol. 114, 881-886)。另一项研宄表明，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% (见 Roesler K.等，1997, Plant Physiology, Vol. 113, 75-81)。Roeseler 等的研宄结果表明， 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% (见 Dehesh 等，2001，Plant Physiology, Vol. ,125, 1103-1114)。上述研宄结果表 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（见 Girke, T.等，2000, Plant Physiology, Vol. 124, 1570-1581.) 〇 油菜与拟南芥同属十字花科，种子储存物主要是蛋白和油脂。在拟南芥种子中，储 存蛋白（SSP蛋白）有两大类：12S球蛋白和2S白蛋白。SSP蛋白由基因家族编码：12S蛋 白由CRU1/CRA1、CRB、CRU2和CRU3/CRC基因编码，2S清蛋白由At2Sl~At2S5基因编码 (Guerche P.等，1990, The Plant cell, Vol. 2, 469-478 ;Mendes A.等，2013, The Plant cell, Vol. 25, 3104-3116)。在atfus3突变体的种子中，这些贮藏蛋白基因的表达水平大 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)。多种实验方法已证明AtFUS3与AtSSP基因启动子上的 RYnotif 序列结合（CATGCA) (Ezcurra I.等，2000, The Plant Journal, Vol. 24, 57-66)。 当AtFUS3异位表达时，AtSSP基因在幼苗组织中也能表达，但此过程完全或部分依赖ΑΒΑ。 另外，虽然AtFUS3蛋白能直接结合到AtSSP基因的启动子，但是需要由AtFUS3诱导表达的 次级调节因子的协助（Kagaya Y.等，2005, Plant&cell physiology, Vol. 46, 399-406)。 虽然AtFUS3基因调控种子蛋白合成的机制较为清楚，但是由于油脂合成过 程的复杂性，对于AtFUS3基因调控油脂合成的机制仍然模糊。鉴于油脂积累和储藏 蛋白的合成是种子成熟期的主要事件，atfus3突变体种子含油量显著降低。拟南芥幼 苗中异位表达AtFUS3芯片数据表明，被AtFUS3激活转录的基因，不仅有参与初级代 谢的基因，包括参与脂类代谢和光合作用基因，也有参与次级代谢的基因 （Tiedemann 等，2008, Developmental biology，Vol.317，l-12;Yamamoto 等，2010, Plant and cell physiology, Vol, 51，2031-2046)。然而，这种诱导能否提高植物体油脂含量不得而知。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术的不足，提供与植物脂肪酸和油脂代谢相关的油菜 转录因子BnFUS3。 本专利技术的另一目的是提供该转录因子的编码基因。 本专利技术的又一目的是提供该转录因子、编码基因的应用。 本专利技术的目的可通过以下技术方案实现： 与植物脂肪酸和油脂代谢相关的油菜转录因子BnFUS3,选自如下1)或2)所述的 蛋白质： 1)由SEQ ID NO. 1所示的氨基酸序列组成的蛋白质，其中自氨基端第93-195位氨 基酸残基为B3结构域；SEQ ID NO: 1由308个氨基酸残基组成，自氨基端（N端）第93-195 位氨基酸残基为B3结构域。 2)将SEQ ID NO. 1的氨基酸残基序列经过1~10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。 所述取代和/或缺失和/或添加的一至几个氨基酸残基优选1-10个氨基酸残基， 可以是非结构域中的氨基酸残基，其改变不会对该蛋白的功能产生影响。 为了使1)中的BnFUS3蛋白便于纯化，可在由SEQ ID NO. 1所示的氨基酸序列组 成的蛋白质的氨基末端或羧基末端连接上如表1所示的标签。 表1.标签的序列【主权项】1. 与植物脂肪酸和油脂代谢相关的油菜转录因子BnFUS3,其特征在于选自如下1)或 2)所述的蛋白质： 1) 由SEQ ID NO. 1所示的氨基酸序列组成的蛋白质，其中自氨基端第93-195位氨基酸 残基为B3结构域； 2) 将SEQ ID NO. 1的氨基酸残基序列经过1~10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. 根据权利要求1所述的油菜转录因子BnFUS3,其特征在于所述的1~10个氨基酸 残基的取代和/本文档来自技高网...
【技术保护点】
与植物脂肪酸和油脂代谢相关的油菜转录因子BnFUS3，其特征在于选自如下1)或2)所述的蛋白质：1)由SEQ ID NO.1所示的氨基酸序列组成的蛋白质，其中自氨基端第93‑195位氨基酸残基为B3结构域；2)将SEQ ID NO.1的氨基酸残基序列经过1～10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】
【专利技术属性】
技术研发人员：谭河林，向小娥，
申请(专利权)人：南京农业大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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