[發明專利]一種花生FUS3轉錄因子基因及其編碼蛋白與應用

有效

• 申請號: 201310337247.8
• 申請日: 2013-08-06
• 公開（公告）號: CN103436536A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發明（設計）人: 王興軍;夏晗;趙傳志;王鵬飛;侯蕾;趙術珍;李愛芹;李長生
• 申請（專利權）人: 山東省農業科學院高新技術研究中心
• 主分類號: C12N15/29
• 分類號: C12N15/29;C07K14/415;C12N15/70;C12N15/82;C12N1/21;A01H5/00
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 朱家富

技術領域

本發明涉及一種花生FUS3轉錄因子基因及其編碼蛋白與應用，屬于生物技術技術領域。

背景技術

花生（Arachis?hypogaea?L.）是我國重要的油料作物，我國是全球最大的花生生產國和出口國，占世界花生總產量的30%以上。我國花生產量占油料作物總產的50%，而50%的花生用于榨油，但目前花生主產區的品種中只有少數含油量超過55%，30%的品種含油量低于50%。花生產業的發展對我國國民經濟的發展和糧油安全具有重要的戰略意義。提高花生含油量可以大大降低花生油加工企業的成本，增加農民收入，具有巨大的經濟效益和社會效益。

植物脂肪酸和油脂合成途徑已經有了深入的研究。首先脂肪酸合成的前體乙酰-CoA在乙酰-CoA羧化酶的作用下合成丙二酰-CoA。然后脂肪酸合成酶以丙二酰-CoA為底物進行連續的聚合反應，進一步合成16至18碳的飽和脂肪酸。飽和脂肪酸可在去飽和酶的作用下形成不飽和脂肪酸，包括棕櫚油酸和油酸等單不飽和脂肪酸及亞油酸和亞麻酸等長鏈多聚不飽和脂肪酸。這些脂肪酸在內質網上通過不同酰基轉移酶的作用組裝成三酰甘油(triacylglycerol,TAG)，TAG最終儲存在細胞的油體中。

改造脂肪酸合成和三酰甘油組裝酶系能夠在一定程度上增加油脂的合成，改變脂肪酸的組成，但利用這種方法提高油料作物種子含油量的成功范例非常有限。近年來隨著模式植物功能基因組學的發展和突變體庫的構建，植物種子發育過程的分子機制逐漸被闡明，對影響種子發育的轉錄因子研究正在揭示這些問題，這對怎樣整體提高植物種子中油脂的轉化效率具有重要意義。

研究表明，影響種子發育的系列轉錄因子同時影響著種子中油份和蛋白的積累。LEC1(LEAFY?COTYLEDON1)，LEC2(LEAFY?COTYLEDON2)，ABI3(ABA?insensitive3)以及FUS3(FUSCA3)等轉錄因子都是種子發育過程以及物質積累的關鍵調控因子，他們控制著植物發育的多項生物過程。

FUS3屬于植物特有的B3轉錄因子家族，B3家族由多個基因組成，這些基因形成了一個網絡，調控ABA、GA以及生長素的生物合成與代謝以及信號通路，與種子過程發育密切相關。擬南芥中的B3家族又可分為AFL(ABI3、FUS3、LEC2)和VAL等多個亞族，AFL亞族的基因促進胚胎發生和成熟過程，而VAL亞族則抑制胚胎的發生(Suzuki?M?and?McCarty?DR(2008)Functional?symmetry?of?the?B3?network?controlling?seed?development.Current?Opinion?in?Plant?Biology,11:548-553.)。擬南芥FUS3基因的突變體，對ABA的作用不敏感，無法在胚的成熟期建立休眠和種子脫水機制，其子葉具有葉原基的特點，未成熟胚具有萌發潛力，在種子脫水前即產生葉原基(Keith?K,Kraml?M,Dengler?NG,and?McCourt?P(1994)Fusca3:A?hetetachmnic?mutation?affecting?late?embryo?development?in?Arabidopsis.Plant?Cell,6:589-600.)。異位表達FUS3可以促進脂肪酸生物合成相關基因的表達(Wang?H,Guo?J,Lambert?K?and?Lin?Y(2007).Developmental?control?of?Arabidopsis?seed?oil?biosynthesis.Planta?226,773-783.)，而對LEC2的誘導表達可促進葉子中儲藏油的積累(Mendoza?MS,Dubreucq?B,Miquel?M,Caboche?M?and?Lepiniec?L(2005).LEAFY?COTYLEDON?2activation?is?sufficient?to?trigger?the?accumulation?of?oil?and?seed?specific?mRNAs?in?Arabidopsis?leaves.FEBS?Lett579,4666-4670.)，這是因為LEC2間接調控了FUS3等基因的表達引起的。在調控種子油脂合成的復雜網絡中LEC1、LEC2、FUS3和ABI3都起著重要的作用，其中FUS3位于LEC基因的下游，起到承上啟下的作用，這些轉錄因子均受到植物激素(生長素、脫落酸、赤霉素)的影響，同時調控下游的WRI1、ABI5和AGL15等轉錄因子(Mendoza?MS,Dubreucq?B,Baud?S,Parcy?F,Caboche?M?and?Lepiniec?L(2008).Deciphering?gene?regulatory?networks?that?control?seed?development?and?maturation?in?Arabidopsis.Plant?J54,608-620.)。