[发明专利]油菜三磷酸核苷酸转运蛋白基因BnNTT1在调控作物含油量中的应用

说明书

本发明公开了油菜三磷酸核苷酸转运蛋白基因BnNTT1在调控作物含油量和脂肪酸组成中的应用，所述油菜三磷酸核苷酸转运蛋白基因BnNTT1的核苷酸序列如SEQID NO:1或SEQ ID NO:2或SEQ ID NO:3或SEQ ID NO:4所示。通过获得过表达和突变体材料分析转化材料的含油量，发现BnNTT1基因促进甘蓝型油菜种子含油量的积累，同时还调控脂肪酸组成。因此可使用农杆菌介导的遗传转化方法将含有BnNTT1基因的过表达载体转化到作物中，获得BnNTT1基因过表达的作物品种。

技术领域

本发明属于基因工程和作物育种技术领域，具体涉及油菜三磷酸核苷酸转运蛋白基因BnNTT1在调控作物含油量和脂肪酸组成中的应用。

背景技术

植物食用油提供了人体所需的大部分脂肪酸，其中饱和脂肪酸是人类生命活动中的主要能量来源；此外，植物油脂还是制造化妆品、油漆、肥皂、润滑剂等化工产品的重要原料。油菜则是世界三大油料作物之一，菜籽油消费量位居世界第三，仅次于棕榈油和大豆油。据研究表明，油菜种子含油量每提高1个百分点，单位面积油菜的产油量就能提高2.3-2.5百分点左右，因此提高种子含油量是提高油菜单位面积产油量的关键措施之一。此外，高油育种也一直是油菜育种的主要目标之一。

油脂是油和脂肪的统称，油是不饱和高级脂肪酸甘油酯，脂肪是饱和高级脂肪酸甘油酯。脂肪酸的生物合成受到多种酶、底物和转录因子的调控，是一个复杂的生理生化反应。ACCase就是一个脂肪酸从头合成的关键作用酶，研究表明异质型的ACCase可能调控胡麻种子发育前期油脂的合成积累；另外，一些转录因子也在脂肪酸的合成过程中起到了关键的调控作用，包括LEC1、LEC2、FUS3、WRI1和Dof等，这些与脂肪酸合成相关的转录因子组成了复杂的网络系统，来共同调控种子发育过程中油脂的合成与积累。

本发明从油菜中克隆了保守的三磷酸核苷酸转运蛋白基因BnNTT1。研究表明，在组成型启动子35S的作用下将该基因在油菜中过表达可以显著提高种子的含油量；而利用CRISPR/Cas9基因编辑技术创建的突变体油菜种子的含油量显著下降。以上结果表明BnNTT1基因在调控油菜种子含油量中起到重要作用，可以为油菜高油育种提供理论参考依据，同时为油脂合成这一研究提供新的思路。

发明内容

本发明的目的在于提供油菜三磷酸核苷酸转运蛋白基因BnNTT1在调控作物含油量和脂肪酸组成中的应用，该基因能与ATP/ADP结合，将胞浆内的ATP转运到叶绿体中，并将ADP交换到细胞质中。该基因在油菜C6和A7染色体上各有两个拷贝，分别是BnaC06.NTT1a(BnaC06g19090D)、BnaC06.NTT1b(BnaC06g40660D)、BnaA07.NTT1a(BnaA07g38360D)和BnaA07.NTT1b(BnaA07g35740D)，基因的核苷酸序列分别如序列表SEQ ID NO:1、SEQ IDNO:2、SEQ ID NO:3和SEQ ID NO:4所示，其中BnaC06.NTT1a由1851bp组成、BnaC06.NTT1b由1848bp组成、BnaA07.NTT1a由1851bp组成，BnaA07.NTT1b由1845bp组成；该基因编码的蛋白质序列分别如序列表SEQ ID NO:5、SEQ ID NO:6、SEQ ID NO:7和SEQ ID NO:8所示，其中BnaC06.NTT1a编码616个氨基酸、BnaC06.NTT1b编码615个氨基酸、BnaA07.NTT1a编码616个氨基酸，BnaA07.NTT1b编码614个氨基酸。可以采用PCR技术从植物基因组、mRNA和cDNA中扩增得到本发明的基因。

在构建重组植物表达载体时，在其转录起始核苷酸前加一种组成型启动子花椰菜花叶病毒CaMV 35S，构建含有三磷酸核苷酸转运蛋白基因BnNTT1的重组表达载体，为了便于对转基因植物进行筛选，表达载体上加入了抗生素标记物。

本发明提供一种提高作物含油量的方法：使用农杆菌介导的遗传转化方法将含有三磷酸核苷酸转运蛋白基因BnNTT1的过表达载体转化到作物的基因组中，获得基因BnNTT1超表达的作物品种。