[發明專利]BnCER1-2基因在促進油菜角質層烷類合成和抗旱性中的應用

在審

• 申請號: 201811386117.2
• 申請日: 2018-11-20
• 公開（公告）號: CN109355298A
• 公開（公告）日: 2019-02-19
• 發明（設計）人: 倪郁;徐熠;張雙娟;原征;李帥;靳舒榮;王艷枚;李加納
• 申請（專利權）人: 西南大學
• 主分類號: C12N15/29
• 分類號: C12N15/29;C12N15/82;A01H5/10;A01H6/20
• 代理公司: 重慶市信立達專利代理事務所(普通合伙) 50230
• 代理人: 包曉靜

本發明屬于DNA重組技術領域，公開了一種BnCER1?2基因在促進油菜角質層烷類合成和抗旱性中的應用，所述BnCER1?2基因的核苷酸序列SEQ IDNO：1，序列全長為1887bp；編碼的氨基酸序列為SEQ IDNO：2。本發明公開了甘藍型油菜BnCER1?2基因在提高植物角質層烷類物質含量與抗旱性的方法與用途。在本發明的實施例中，實驗證明轉入了BnCER1?2基因的油菜植株葉片烷類物質含量增加。本發明實驗結果還表明，轉BnCER1?2基因的油菜葉片烷類含量的增加導致葉角質層水分損失率降低，植株抗旱性也因此得到增強，這為提高植物抗旱性提供了新的有效選擇和可行方法，具有良好的應用前景。

技術領域

本發明屬于DNA重組技術領域，尤其涉及一種BnCER1-2基因在促進油菜角質層烷類合成和抗旱性中的應用。

背景技術

目前，業內常用的現有技術是這樣的：油菜是我國重要的油料作物之一，經濟價值高。我國油菜產業每年可生產約450萬噸菜籽油，占我國自產植物油總量41％以上，占國內植物油消費量19.7％，在國內食用油市場中具有舉足輕重的地位。此外，油菜產業還為飼料產業每年提供600多萬噸的高蛋白飼用餅粕。但長期以來，油菜生產已經無法滿足國內的消費需求，大量的缺口只能依靠從國外進口。因此提高產量是我國油菜研究在未來相當長一段時間內的重心。油菜在生長的過程中常會遇到一些影響產量的不利環境因素，如干旱、低溫、漬水等。這些外界因素很難克服，易造成油菜嚴重倒伏，菌核病大量發生。因此，篩選出耐旱、抗病、抗倒伏的基因性品種，對于實現油菜高產穩產具有重要意義。植物對干旱脅迫能夠產生一定的響應，當外界環境的刺激傳遞到植物體后，其體內會產生一系列響應信號，以調節其對干旱脅迫的適應性。例如，氣孔關閉和滲透系數的調節等。隨著分子生物學的發展，我國油菜抗旱性研究方向不再只停留在傳統育種的研究層面上，研究者們開始探索用基因工程手段選育新型高抗或多抗植物品種。人們相繼發現并克隆出了一些重要的耐旱基因，這些耐旱相關基因主要用于增加目標植物中的滲透調節物質(如脯氨酸和甜菜堿)或增強植物對活性氧自由基的清除能力(如過氧化物酶POD等)。

角質層是植物與外界環境的第一層屏障，其中疏水的蠟質層在植物生長發育以及抵御逆境脅迫中起著重要作用，例如，可防止植物體內水分喪失、減少短波輻射以及保護葉片免受積聚灰塵和菌類致死孢子的影響。甘藍型油菜葉角質層蠟質主要由長鏈脂肪酸(C>18)和由長鏈脂肪酸衍生而來的醛、一級醇、二級醇、烷、酮、酯等組成，其中烷類物質是其最主要的蠟質組份，占其葉片蠟質總量的80％左右。非極性的烷類物質在限制植物水分散失中起重要作用，但表皮烷類對甘藍型油菜抗旱性的貢獻還未研究，也沒有任何通過轉基因分子育種促進烷類合成增強油菜抗(耐)逆性的報道。蒺藜苜蓿乙烯響應類型轉錄因子WXP1在擬南芥中超表達時，促進C29、C31和C33烷類的合成，轉基因植株表現出耐旱性增強(Zhang et al.,2007)。CER1在擬南芥中超表達顯著增加了蠟質中奇數碳鏈烷與支鏈烷烴的含量，并表現出角質層滲透性減小、對土壤水分缺乏不敏感等(Bourdenx et al.,2011)。這表明CER1所調控的烷類物質合成與對干旱脅迫的響應有關。本研究從油菜中分離CER1基因，并通過轉基因過表達研究明確CER1在油菜烷類物質合成與抗旱性中的功能，這為提高油菜的抗旱性提供了備選基因和可行方法。

綜上所述，現有技術存在的問題是：關于表皮烷類對甘藍型油菜抗旱性的貢獻還不明確，也沒有任何通過轉基因分子育種促進烷類合成增強油菜抗旱性的報道。

解決上述技術問題的難度和意義：由于植物的抗旱性是數量性狀，由多基因控制，具體到哪種植物適合哪種基因還有待于進一步研究確定。本技術難點在于通過遺傳轉化分析目標基因在油菜烷類物質合成與抗旱性中的功能，開發出能夠提高油菜蠟烷含量、增強植株抗旱性的備選基因，這將為提高植物抗旱性提供了新的有效選擇和可行方法，具有良好的應用前景。

發明內容