[发明专利]TmLPCAT基因用于提高三酰甘油sn-2位超长链脂肪酸含量的应用

说明书

本发明涉及TmLPCAT基因用于提高三酰甘油sn‑2位超长链脂肪酸含量的应用。所涉及的TmLPCAT基因包含自以下一种序列：SEQ ID NO.1所示序列；与SEQ ID NO.1具有90％以上同源性的基因，该基因可用于提高作物中三酰甘油中sn‑2位上超长链脂肪酸含量的应用。本发明在植物芥酸积累方面发挥着重要作用。

技术领域

本发明属于基因功能和作物基因工程领域，具体为一种基因、基因编码的酶在三酰甘油sn-2位脂肪酸合成中的功能及其应用。

背景技术

芥酸，化学名称为顺-13-二十二碳一烯酸(13-Docosenoic acid,(13Z)-)，是一种超长链单不饱和脂肪酸，主要存在于十字花科(Cruciferae)以及金莲花科(Tropaeolaceae)的种子储藏油脂中。芥酸以其可再生，用途广泛，附加值高，市场需求量大等特点，在现代工业诸多领域正显示出越发重要的作用。目前，作为芥酸的主要生产国，我国的芥酸年产量可达到世界总产量的三分之一左右。目前芥酸生产主要依赖于从十字花科油料作物种子油中提取，这些作物的种子油中芥酸含量多在30-50％。因此，提高十字花科油料作物中芥酸的百分比对于降低芥酸生产成本，增加种植者及相关加工企业的收入有着极为重要的意义。

种子油90％的成分为三酰甘油，甘油骨架上依次有sn-1、sn-2和sn-3三个位置，连接脂肪酸形成三酰甘油(图1)。但在包括油菜在内的十字花科油料作物中，在种子三酰甘油的sn-1和sn-3位置均可积累芥酸，但在sn-2位几乎不能结合包括芥酸等超长链脂肪酸。发明人对甘蓝型油菜种子三酰甘油进行检测，也证明这一点(图2)。这成为通过传统育种手段改良芥酸含量无法突破的瓶颈。曾有研究者从荷包蛋花(Limnanthes douglasii)中克隆到溶血磷脂酸酰基转移酶(lysophosphatidic acid acyltransferase，检查LPAAT)基因，可以用来提高油菜种子三酰甘油sn-2位芥酸的合成(Lassner et al.1995)。溶血磷脂酰胆碱酰基转移酶(lysophosphatidylcholine acyltransferase，简称LPCAT)可向溶血磷脂酰胆碱的sn-2位转移酰基形成磷脂酰胆碱，之后经二酰甘油影响三酰甘油的sn-2的酰基种类和含量。在一些植物中，LPCAT在三酰甘油的积累中扮演着非常重要的角色。新合成的酰基-CoA，绝大部分是通过LPCAT形成磷脂酰胆碱，而不是通过肯尼迪途径完成三酰甘油的装配。贮藏组织中新形成的磷脂酰胆碱大部分经二酰甘油最后形成三酰甘油，但至今未见任何关于LPCAT可以提高sn-2位芥酸的报道或发明。

旱金莲(Tropaeolum majus)是一种金莲花科较为稀有的观赏植物，原产于智利。在其种子贮藏的三酰甘油中，芥酸占有非常高的比例。与油菜等无法将芥酸有效装配至甘油sn-2位置不同的是，旱金莲种子贮藏的三酰甘油中sn-1、sn-2以及sn-3三个位置的芥酸含量都十分高，可以形成三芥酰甘油。发明人也证明旱金莲种子三酰甘油sn-2位置的芥酸含量可超过80％(图2)。但之前有研究证明，旱金莲发育种子中LPAAT酶不具有芥酸底物偏好性。

发明内容

本发明的目的在于，揭示旱金莲种子中TmLPCAT基因(旱金莲LPCAT基因)及其编码蛋白在芥酸积累过程中的功能，以及应用于油料作物提高种子三酰甘油中sn-2位上芥酸的含量。

为此，本发明提供旱金莲LPCAT基因用于提高植物中三酰甘油中sn-2位上超长链脂肪酸含量的应用，所述旱金莲LPCAT基因选自以下一种的序列：SEQ ID NO.1所示序列；与SEQ ID NO.1具有90％以上同源性的基因。

本发明还提供了含有所述旱金莲LPCAT基因的表达载体。

可选的，所述表达载体为Pha-TmLPCAT-DsRed-pK7WG2D，其中，Pha为Phaseolin启动子，TmLPCAT为权利要求1所述旱金莲LPCAT基因，DsRed为荧光蛋白标记基因表达盒，pK7WG2D为表达载体骨架。