甘蓝型油菜Bna.Arf基因在提高植物生物量中的应用制造技术

本发明专利技术公开了甘蓝型油菜Bna.Arf基因在提高植物生物量中的应用，在植物中过表达Arf蛋白激酶编码基因使植株叶片数目增加，叶面积增加，生物量增加，因此可将Bna.Arf用于调控植物生物量，将植物中过表达Bna.Arf编码基因使其蛋白激酶活性增加获得生物量增加的植物，对提高农作物产量具有重要意义。高农作物产量具有重要意义。高农作物产量具有重要意义。

【技术实现步骤摘要】
甘蓝型油菜Bna.Arf基因在提高植物生物量中的应用


[0001]本专利技术涉及生物
，具体涉及甘蓝型油菜Bna.Arf基因在提高植物生物量中的应用。

技术介绍

[0002]随着国民经济水平提高，我国对优质的脂质和蛋白质的需求愈发旺盛，而油菜、大豆、芝麻等油料作物是脂质和蛋白质最重要的来源，在保证脂质和蛋白质的有效供给、改善食物结构、促进养殖业和加工业发展等诸方面均居重要地位。但是由于耕地资源紧张、品种品质良莠不齐、研发水平相对落后，我国油料的生产在质量和数量上都难以满足日益增长的需求。在实际生产中，我国油菜产量较低，生产成本却较高，超过百分之六十依赖进口，并且种植面积和单位面积产量都停滞不前。因此，探究有效提高油菜生物量积累的机制，培育油菜理想株型，对于提高油菜产量和保障我国作物食用油的供给安全具有重要意义。Arf蛋白(ADP
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ribosylation factor，ADP核糖基化因子)是一类在真核生物囊泡运输过程中具有重要作用的调节因子，并参与植物的生物和非生物胁迫响应。Arf蛋白属于Ras超家族，根据氨基酸序列同源性，将Arf基因家族分为Arf和Arf
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like(ARL)基因，拟南芥中共鉴定出11个Arf蛋白及21个ARL蛋白，Arf蛋白高度保守(>相似度60％)，具有相似的生物活性，而ARL蛋白高度分化(40
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60％相同)，在包括分泌在内的不同途径中发挥作用。前期研究发现Arf在真核细胞中参与信号转导、细胞增殖、囊泡运输等多种生物学过程：Pimpl通过体外复制囊泡生成实验发现花椰菜中Arf1A和γ
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COPI可完成从细胞质到内质网/高尔基混合膜的转移；Lee等利用GDP、GTP结合拟南芥Arf1A突变体进行瞬时表达，发现细胞中内质网到高尔基体运输的中断,而GFP标记的高尔基膜标记蛋白重新进入内质网；Myung Ki等在拟南芥的高尔基体中沉默表达Arf1，发现蛋白质运输受到抑制，同时植物的生长发育受到抑制；以上研究说明Arf在植物生长发育和生物量形成过程中具有重要作用，但其具体调控途径，分子调控网络没有得到清晰的研究。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种甘蓝型油菜Bna.Arf基因在提高植物生物量中的应用。
[0004]为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0005]1、甘蓝型油菜Bna.Arf基因在提高植物生物量中的应用
[0006]所述甘蓝型油菜Bna.Arf基因的核苷酸序列如SEQ ID NO.3所示。
[0007]本专利技术优选的，所述植物为甘蓝型油菜或拟南芥。
[0008]本专利技术优选的，通过在植物中过表达甘蓝型油菜Bna.Arf基因来提高植物的生物量。
[0009]本专利技术优选的，所述生物量包括叶片面积、莲座叶数目、植株高度、有效分枝数、角果数、鲜重、干重。
[0010]本专利技术优选的，在植物中过表达甘蓝型油菜Bna.Arf基因的方法为将过表达载体pEarleyGate101
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Bna.Arf通过农杆菌介导转化植物。
[0011]本专利技术进一步优选的，所述过表达载体pEarleyGate101
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Bna.Arf的构建过程为：将SEQ IDNO.3所示的甘蓝型油菜Bna.Arf基因构建到pENTR/D
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TOPO入门载体上，并转化大肠杆菌DH5α感受态细胞，筛选阳性克隆，提取得到中间载体，将其与pEarleyGate101表达载体进行LR重组反应，得到过表达载体pEarleyGate101
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Bna.Arf。
[0012]本专利技术优选的，在植物中过表达甘蓝型油菜Bna.Arf基因，能激活淀粉合成途径、蔗糖运输途径上相关基因的表达，提高能量物质的积累，从而提高植物的生物量。
[0013]本专利技术优选的，在植物中过表达甘蓝型油菜Bna.Arf基因，能激活激素代谢途径中生长素合成相关基因的表达，从而提高植物的生物量。
[0014]本专利技术的有益效果在于：本专利技术公开了甘蓝型油菜Bna.Arf基因在提高植物生物量中的应用，通过利用GUS组织化学染色发现Bna.Arf基因在各个组织中都有表达，但在叶片、角果及花中表达量最高；利用扫描电镜探究了Bna.Arf过表达植株的叶片细胞大小与数量，发现过表达转基因植株的叶片细胞较野生型细胞面积显著增大；结合对转基因植株的农艺性状考察及转录组分析等结果，发现转基因Bna.Arf与野生型植株差异表达基因主要涉及生长素、细胞分裂素、脱落酸等激素相关的代谢途径，与淀粉合成、蔗糖转运等能量代谢相关途径，这些结果表明Bna.Arf能影响植株生物量大小，因此可将Bna.Arf用于调控植物生物量，将植物中过表达Bna.Arf基因使Arf蛋白激酶活性增加，对植株生物量的增加具有重要意义。
附图说明
[0015]为了使本专利技术的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本专利技术提供如下附图进行说明：
[0016]图1为Bna.Arf启动子在拟南芥中的表达情况(a
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c为拟南芥营养生长期整株及根和叶的表达情况，d
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g为抽薹以后在茎、花、角果皮中的表达情况，标尺长度为500μm)；
[0017]图2为营养生长时期转基因农艺性状考察(A：拟南芥种子比较；B
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D：拟南芥植株叶片面积，叶片数目比较；E
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G:分别为过表达株系与野生型种子面积，叶片面积，莲座叶数目的生物统计学分析)；
[0018]图3为生殖生长时期转基因农艺性状考察(A
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C：生殖生长时期拟南芥生长情况比较；D
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F：分别为过表达株系与野生型植株高度，有效分枝数，角果数的生物统计学分析；G
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H:分别为过表达株系与野生型不同时期的鲜重，干重的生物统计学分析)；
[0019]图4为差异表达基因KEGG富集Top 20点状图。
具体实施方式
[0020]下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本专利技术并能予以实施，但所举实施例不作为对本专利技术的限定。
[0021]本专利技术使用材料如下试验材料：植株材料野生型拟南芥Col
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0，过表达Bna.Arf拟南芥转基因植株、实验所用菌株大肠杆菌DH5α、根癌农杆菌GV3101，载体pEarleyGate101、pCAMBIA1305.1。
[0022]转录组材料：将过表达拟南芥及野生型拟南芥消毒点播于1/2MS培养基中，4℃冰箱放置两天使种子处于相同的生长状态后置于组培间16小时黑暗，8小时光照培养至四叶期，整个植株装入2mL无RNA酶的离心管(每个材料取三个重复)迅速置于液氮中，冻存于
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80℃备用。
[0023]实施例1、Bna.Arf基因克隆及表达情况
[0024]使用E本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.甘蓝型油菜Bna.Arf基因在提高植物生物量中的应用，其特征在于：所述甘蓝型油菜Bna.Arf基因的核苷酸序列如SEQ ID NO.3所示。2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：所述植物为甘蓝型油菜或拟南芥。3.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：通过在植物中过表达甘蓝型油菜Bna.Arf基因来提高植物的生物量。4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于：所述生物量包括叶片面积、莲座叶数目、植株高度、有效分枝数、角果数、鲜重、干重。5.根据权利要求3所述的应用，其特征在于：在植物中过表达甘蓝型油菜Bna.Arf基因的方法为将过表达载体pEarleyGate101
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Bna.Arf通过农杆菌介导转化植物。6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于：所述过表达载体pEarleyGate101

【专利技术属性】
技术研发人员：卢坤，魏丝雨，廖中梦婷，魏丽娟，曲存民，李加纳，
申请(专利权)人：西南大学，
类型：发明
国别省市：