[發(fā)明專利]白菜TT8基因家族及其應(yīng)用

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210018504.7
• 申請日: 2012-01-19
• 公開（公告）號: CN102559701A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 柴友榮;殷家明;趙文軍;謝伶俐;肖霞;李加納;林吶;張瑞熙;許本波
• 申請（專利權(quán)）人: 西南大學(xué)
• 主分類號: C12N15/29
• 分類號: C12N15/29;C12N15/63;C12N15/82;C12N1/15;C12N1/19;C12N1/21;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?01010281920.7，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)TT8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)TT8(TRANSPARENT?TESTA?8，透明種皮8；又稱bHLH42，BASIC?HELIX-LOOP-HELIX?42，堿性螺旋-環(huán)-螺旋42)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，更沒有通過轉(zhuǎn)基因分子育種創(chuàng)造黃籽性狀的任何報道。

類黃酮是植物的重要次生代謝物質(zhì)，具有多種生物學(xué)功能，其中花青素苷(anthocyanin，AN)、原花青素(proanthocyanidin，PA)和黃酮醇是十字花科等植物器官表面著色的重要成分。蕓薹屬和擬南芥(Arabidopsis?thaliana)同屬十字花科，具有較近的親緣關(guān)系。在擬南芥種皮中，原花青素主要積累在內(nèi)種皮和有顏色的合點(diǎn)區(qū)域，是種皮色素的核心成分。擬南芥TT8(AtTT8)基因編碼一個bHLH型正調(diào)控轉(zhuǎn)錄因子(AtbHLH42)，在積累有花青素苷和原花青素的細(xì)胞中被誘導(dǎo)表達(dá)，TT2、TT8和TTG1形成一個轉(zhuǎn)錄因子復(fù)合物，調(diào)控黃酮合成途徑的“晚期”結(jié)構(gòu)基因如DFR、BAN等的表達(dá)，從而調(diào)控原花青素、花青素苷、種皮粘液的積累。擬南芥tt8突變體的種子顯示透明種皮即黃籽性狀。因此，在蕓薹屬中對TT8基因進(jìn)行同源克隆和功能鑒定，是篩選甘藍(lán)型油菜黃籽位點(diǎn)的重要途徑，也可用于蕓薹屬物種中與原花青素、花青素苷、種皮粘液相關(guān)性狀的分子育種。

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，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，TT8基因在甘藍(lán)型油菜、白菜、甘藍(lán)等蕓薹屬物種中的成員數(shù)、蛋白特征、進(jìn)化關(guān)系、表達(dá)的組織特異性、黃籽等性狀的關(guān)系以及轉(zhuǎn)基因分子育種等都未見報道。

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)TT8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)TT8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：