[發(fā)明專利]白菜TT10基因家族及其應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110459755.4
• 申請日: 2010-09-15
• 公開（公告）號: CN102533806A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 柴友榮;李加納;梁穎;張凱;盧坤;曲存民;王瑞;王敬喬;陳薇
• 申請（專利權(quán)）人: 西南大學(xué)
• 主分類號: C12N15/53
• 分類號: C12N15/53;C12N15/63;C12N15/84;A01H5/00
• 代理公司: 北京同恒源知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11275
• 代理人: 趙榮之

本申請是申請?zhí)枮?01010281910.3，申請日為2010-09-15，發(fā)明創(chuàng)造名稱為“甘藍(lán)型油菜及其親本物種白菜和甘藍(lán)TT10基因家族及其應(yīng)用”的分案申請。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及基因工程技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及甘藍(lán)型油菜(Brassica?napus)及其親本物種白菜(Brassica?rapa)和甘藍(lán)(Brassica?oleracea)TT10(TRANSPARENT?TESTA?10，透明種皮10；又稱LAC15，即LACCASE?15，漆酶15)基因家族及其應(yīng)用。

背景技術(shù)

十字花科(Brassicaceae)的蕓薹屬(Brassica)包括很多油料作物、蔬菜和觀賞植物品種，為人類提供營養(yǎng)價(jià)值豐富的食用油、蔬菜和觀賞植物，并為畜牧業(yè)提供飼料，具有重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。在蕓薹屬物種中，異源四倍體物種甘藍(lán)型油菜是由2個二倍體物種白菜和甘藍(lán)通過種間雜交后再加倍而形成的。甘藍(lán)型油菜是世界第二大油料作物，在全世界廣泛種植，栽培面積和產(chǎn)量僅次于大豆。白菜和甘藍(lán)也是重要的油料、蔬菜和觀賞作物。對甘藍(lán)型油菜及其親本物種白菜和甘藍(lán)功能基因的比較基因組學(xué)研究將為揭示它們之間的遺傳進(jìn)化關(guān)系提供理論基礎(chǔ)，并為蕓薹屬作物的性狀改良提供應(yīng)用基礎(chǔ)。

籽粒顏色是甘藍(lán)型油菜的重要性狀之一。甘藍(lán)型油菜黃籽品系具有種皮薄、皮殼率低、粗纖維含量低、含油量高、餅粕蛋白含量高等優(yōu)點(diǎn)，與黑籽品系相比，餅粕的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和油的品質(zhì)都有所提高。雖然白菜和甘藍(lán)中均存在表型穩(wěn)定的天然黃籽基因型，但自然界中不存在天然的甘藍(lán)型油菜黃籽基因型。已有的甘藍(lán)型油菜黃籽材料主要通過遠(yuǎn)緣雜交等方式而創(chuàng)造，存在黃籽率和黃籽度不高，表型不穩(wěn)定，易受環(huán)境影響而變異，選育效率低，育種周期長，負(fù)相關(guān)性狀難以克服等缺點(diǎn)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足生產(chǎn)要求。因此，獲得穩(wěn)定遺傳的甘藍(lán)型油菜黃籽性狀成為甘藍(lán)型油菜育種的重要目標(biāo)。長期以來，全世界眾多研究者對該性狀進(jìn)行了廣泛研究，但到目前為止對于黃籽性狀形成的分子機(jī)理仍不清楚。

擬南芥(Arabidopsis?thaliana)TT10(AtTT10，At5g48100)基因位于擬南芥的第5染色體上，是通過候選基因的方法從透明種皮(TRANSPARENT?TESTA，TT)突變體tt10中鑒定出來的。tt10種子在收獲時(shí)種皮呈淺褐色，在合點(diǎn)區(qū)呈深褐色，在貯藏6～12個月后，突變體的種皮逐漸恢復(fù)為野生型種皮的深褐色。與野生型種子相比，tt10突變體種子表現(xiàn)為發(fā)育過程中的褐變延遲。AtTT10基因編碼漆酶15(AtLac15)，既參與種皮中原花青素(proanthocyanidin，PA)氧化聚合成褐色的種皮色素，也參與種皮中木質(zhì)素(lignin)單體氧化聚合成木質(zhì)素。蕓薹屬和擬南芥同屬十字花科，可能具有相同的色素位點(diǎn)。原花青素是形成甘藍(lán)型油菜黑籽顏色的基礎(chǔ)，在黃籽種皮中明顯降低。木質(zhì)素含量也是甘藍(lán)型油菜的重要性狀之一，在十字花科的黃籽系中明顯低于在褐籽或黑籽中的含量，與十字花科的黃籽表型密切相關(guān)。因此，在蕓薹屬中對TT10基因進(jìn)行同源克隆和功能鑒定，將有助于揭示甘藍(lán)型油菜種皮色素和木質(zhì)素的分子機(jī)理，是篩選甘藍(lán)型油菜黃籽位點(diǎn)的重要途徑。

蕓薹屬和擬南芥起源于同一祖先，約在1700～1800萬年前發(fā)生分離，蕓薹族植物發(fā)生了基因組水平的三倍化，即蕓薹屬基本種：白菜(AA組，529Mbp)、甘藍(lán)(CC組，696Mbp)和黑芥(BB組，632Mbp)等的基因組約相當(dāng)于擬南芥基因組(157Mbp)的3倍，而甘藍(lán)型油菜(AACC組，1132Mbp)的基因組相當(dāng)于甘藍(lán)和白菜兩個基因組之和，則約相當(dāng)于擬南芥基因組的6倍。也就是說，在擬南芥中為單拷貝的基因在甘藍(lán)和白菜中可能分別有3個對應(yīng)的拷貝，而在甘藍(lán)型油菜中可能有6個拷貝。目前，TT10基因在甘藍(lán)型油菜及其親本物種白菜和甘藍(lán)中的成員數(shù)、蛋白特征、進(jìn)化關(guān)系、表達(dá)的組織特異性及與黃籽性狀的關(guān)系等都未見報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的之一在于提供甘藍(lán)型油菜及其親本物種白菜和甘藍(lán)TT10基因家族。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用cDNA末端快速擴(kuò)增(RACE)技術(shù)，分別克隆了甘藍(lán)型油菜及其親本物種白菜和甘藍(lán)TT10基因家族成員的全長cDNA和對應(yīng)的基因組序列，并對其進(jìn)行了系統(tǒng)分析。結(jié)果顯示：