甘蓝型油菜BnbZIP16基因及其应用

    专利2025-07-10  40


    本发明涉及油料作物,尤其涉及甘蓝型油菜bnbzip16基因及其应用。


    背景技术:

    1、种子含油量是油料作物的重要农艺性状,人体对菜籽油的吸收率可达99%,但目前人们对油脂代谢网络的认知还有一定局限性。有效提高种子脂肪含量是油菜等油料作物育种的主要目标之一。筛选具有调控种子油脂积累的基因,不断完善种子中油脂代谢网络,可为油脂改良的分子育种提供重要的理论指导。

    2、转录调控在油脂代谢中发挥着重要的功能,目前已经报道的参与油脂代谢的转录因子主要属于:ap2/erep基因家族(baud and lepiniec,2009)、b3基因家族(mu et al.,2013)、nf-y基因家族(mu et al.,2013)、myb基因家族(stracke et al.,2001)、wrky基因家族(song et al.,2020)和bzip基因家族(bai et al.,2021)。

    3、bzip家族在拟南芥中有10个亚族,目前被报导的参与调控油脂代谢的主要是a亚族的成员,如abi5(li et al.,2022)和bzip67(mendes et al.,2013)等,在拟南芥中bzip16的功能主要是整合光信号和激素信号来促进种子萌发和细胞伸长(hsieh et al.,2012),未有参与油脂代谢的报道。


    技术实现思路

    1、本发明的提出是基于发明人在不同含油量油菜种子的转录组数据中找到一个基因bnac04g09600d,该基因的表达量与含油量呈负相关,并且该基因与bzip家族的g亚族成员bzip16氨基酸序列相似性最高,因此将其命名为bnbzip16。

    2、bzip转录因子是真核生物存在最广泛、最保守的一类转录因子,bzip家族g亚族蛋白n末端存在的三个保守且富含脯氨酸的结构域,成员包括gbf1(bzip41)、gbf2(bzip54)、gbf3(bzip55)、bzip16和bzip68。g亚族的研究主要集中在与紫外线和蓝光信号转导以及对光响应性启动子的调控上,没有参与油脂代谢的报导。

    3、基于此,本发明提供甘蓝型油菜bnbzip16基因及其应用。

    4、更具体地,本发明第一方面提供bnbzip16基因或其编码蛋白在以下任一项中的应用:

    5、(1)调控甘蓝型油菜种子油脂代谢;

    6、(2)提高甘蓝型油菜含油量;

    7、(3)构建高含油量甘蓝型油菜品种;

    8、(4)改善甘蓝型油菜种子脂肪酸类型;

    9、所述bnbzip16基因的cds区由核苷酸序列如seq id no.10-11所示引物扩增得到;或所述bnbzip16基因的cds区与seq id no.10-11所示引物扩增得到的序列存在80%以上的同源性。

    10、本领域技术人员能够理解,不同油菜品种中,本发明所述bnbzip16基因的基因序列不完全相同,因此,与seq id no.10-11所示引物扩增得到的序列存在80%以上的同源性的cds序列均属于本发明的保护范围。

    11、在本发明所提供的应用中,所述bnbzip16基因负调控甘蓝型油菜种子油脂代谢。

    12、为了实现本发明所提供的上述应用,通过抑制植物中bnbzip16基因的表达量提高甘蓝型油菜种子的含油量。

    13、或者,通过抑制植物中bnbzip16基因的表达量提高甘蓝型油菜种子中脂肪酸c16:0、c18:0、c18:1、c20:0和/或c20:1的含量。

    14、发明人在具体实验中,检测到在甘蓝型油菜中bnbzip16有3个旁系同源基因,分别是bnaa05g08520d、bnaa03g56410d和bnaa04g20520d。

    15、因此,在本发明所提供的应用中,所述bnbzip16基因的基因序列如seq id no.3、seq id no.7、seq id no.8或seq id no.9所示。

    16、所述bnbzip16基因的cds序列如seq id no.1、seq id no.4、seq id no.5或seqid no.6所示。

    17、所述bnbzip16基因编码蛋白的氨基酸序列如seq id no.2所示。

    18、第二方面,本发明还提供了用于敲除油菜bnbzip16基因的grna,所述grna的序列如seq id no.12-13所示。

    19、第三方面,本发明提供了一种构建高含油量油菜品种的方法,将目标油菜品种中的bnbzip16基因功能进行部分或全部失活。

    20、在本发明所提供的方法中,基于crispr-cas9系统,采用seq id no.12-13所示grna,对目标油菜品种中的bnbzip16基因进行敲除。

    21、本发明的有益效果在于:

    22、本发明从甘蓝型油菜不同含油量的种子的转录组数据中筛选到一个油脂代谢关键基因bnac04g09600d,命名为bnbzip16基因。该基因的表达量与含油量呈负相关。从实验结果来看,在总脂肪酸含量方面,过表达bnbzip16油菜材料相比于野生型降低15%-17.9%,敲除bnbzip16基因的油菜材料相比于野生型增加12.9%-19.7%;在脂肪酸组分方面,bnbzip16基因敲除材料在c16:0、c18:0、c18:1、c20:0和c20:1均有不同程度的增加。

    23、本发明具体提供了bnbzip16基因的基因序列、cds序列及其编码蛋白的氨基酸序列,本发明提供了通过crispr-cas9创制bnbzip16敲除材料所用的grna序列。基于本发明所提供的信息,可以实现甘蓝型油菜种子油脂代谢的调控或改善,为甘蓝型油菜育种提供新思路。



    技术特征:

    1.bnbzip16基因或其编码蛋白在以下任一项中的应用,其特征在于:

    2.根据权利要求1所述的应用,其特征在于,所述bnbzip16基因负调控甘蓝型油菜种子油脂代谢。

    3.根据权利要求1所述的应用,其特征在于,通过抑制植物中bnbzip16基因的表达量提高甘蓝型油菜种子的含油量。

    4.根据权利要求1所述的应用,其特征在于,通过抑制植物中bnbzip16基因的表达量提高甘蓝型油菜种子中脂肪酸c16:0、c18:0、c18:1、c20:0和/或c20:1的含量。

    5.根据权利要求1-4任一项所述的应用,其特征在于,所述bnbzip16基因的基因序列如seq id no.3、seq id no.7、seq id no.8或seq id no.9所示。

    6.根据权利要求1-4任一项所述的应用,其特征在于,所述bnbzip16基因的cds序列如seq id no.1、seq id no.4、seq id no.5或seq id no.6所示。

    7.根据权利要求1-4任一项所述的应用,其特征在于,所述bnbzip16基因编码蛋白的氨基酸序列如seq id no.2所示。

    8.用于敲除油菜bnbzip16基因的grna,其特征在于,所述grna的序列如seq id no.12-13所示。

    9.一种构建高含油量油菜品种的方法,其特征在于,将目标油菜品种中的bnbzip16基因功能进行部分或全部失活。

    10.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,基于crispr-cas9系统,采用权利要求8所述的grna对目标油菜品种中的bnbzip16基因进行敲除。


    技术总结
    本发明涉及油料作物技术领域,尤其涉及甘蓝型油菜BnbZIP16基因及其应用。本发明通过对不同含油量油菜种子的转录组数据分析找到一个调控油菜油脂代谢的关键基因,命名为BnbZIP16基因,所述BnbZIP16基因的表达量与油菜种子含油量呈负相关。更具体地,本发明所提供的BnbZIP16基因或其编码蛋白为调控甘蓝型油菜种子油脂代谢、提高甘蓝型油菜含油量、构建高含油量甘蓝型油菜品种以及改善甘蓝型油菜种子脂肪酸类型等方面提供了有效的实现途径,为甘蓝型油菜育种提供新思路。

    技术研发人员:胡赞民,惠伟,范成明,陈宇红,郭徐鹏
    受保护的技术使用者:中国科学院遗传与发育生物学研究所
    技术研发日:
    技术公布日:2024/4/29
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