[發明專利]水稻葉綠體蛋白OsFBN7及其應用

有效

• 申請號: 202010737729.2
• 申請日: 2020-07-28
• 公開（公告）號: CN111978386B
• 公開（公告）日: 2022-08-16
• 發明（設計）人: 謝國生;李佳佳;孔冬艷;景沛;吉凌霄;劉雙
• 申請（專利權）人: 華中農業大學
• 主分類號: C07K14/415
• 分類號: C07K14/415;C12N15/29;C12N15/82;A01H5/10;A01H6/46
• 代理公司: 武漢智嘉聯合知識產權代理事務所(普通合伙) 42231
• 代理人: 易賢衛

本發明涉及植物基因工程技術領域，具體涉及水稻葉綠體蛋白OsFBN7及其在調控水稻葉綠體中脂肪酸從頭合成途徑中的功能。本發明發現將葉綠體蛋白OsFBN7的編碼基因在水稻中組成型超表達，所獲得的轉基因植株相較于野生型植株表現出顯著提高葉片中甘油二脂和糖脂含量、以及成熟種子中甘油三脂和游離脂肪酸含量的雙重表型。OsFBN7蛋白及其編碼基因在高油脂植物品種培育和鑒定中具有重要的應用前景。

技術領域

本發明屬于分子生物學領域，具體涉及水稻葉綠體蛋白OsFBN7及其應用。

背景技術

脂質不僅是生物體內高效的能量貯存物質，也是生物膜的主要成分和重要的信號分子，廣泛參與各種生命活動過程，是植物生長發育所必需的基本成分。脂肪酸是糖脂、磷脂及儲存性脂質合成過程中必不可少的前體物，其合成受阻將對植物生長發育造成嚴重影響。水稻是世界上重要的糧食作物之一，當水稻細胞的脂質含量不夠或其合成受阻時，將對水稻的生長發育產生直接影響，可能導致減產和品質下降。

種子中的脂肪酸稻谷除去稻殼后即為糙米。糙米由米糠層、胚及胚乳組成。米糠層約占糙米總重的10％。米糠層由果皮、種皮、外胚乳及糊粉層組成。除富含淀粉和蛋白質外，糙米中還含有2-5％的脂類。糙米中油脂主要分布在胚和米糠層的糊粉層中。脂類的主要成分為：甘油三脂(TAG)占76.4-80.5％，游離脂肪酸(FFAs)占7.2-9.8％，磷脂(PLs)占3.5-3.6％。游離脂肪酸的主要成分為：棕櫚酸(C16:0)占15-20％、油酸(C18:1)占36-48％，亞油酸(C18:2)占30-38％。它們可以降低膽固醇含量、治療腦震蕩、高血脂和心腦血管疾病。米糠油是國內外公認的營養健康油(Birla et al，2017；Yin et al，2014；Qiu et al，2008)。在我國長江中下游和東北稻區等水稻主產區擁有資源優勢，是我國米糠油加工的主要區域。但是，我國米糠油年產量不足12萬噸，利用率不到10％，開發米糠油產品發展前景和潛力很大。因此，開發高油酸水稻品種和生產技術，發展營養健康型稻米對建設“健康中國2030規劃綱要”具有重要的社會效益和經濟效益。

葉綠體蛋白FBN葉綠體是植物細胞特有的細胞器。它是由葉綠體兩層被膜、類囊體和基質組成的。類囊體膜和葉綠體內被膜主要含有單半乳糖-二酰甘油(MGDG)、雙半乳糖-二酰甘油(DGDG)和硫代異鼠李糖二酰甘油(SQDG)以及少量磷脂。MGDG和DGDG分別占葉綠體脂類的52％和26％(Kalisch et al,2016)。

1994年，首次從甜椒果皮纖維狀有色體原纖絲中分離出與類胡蘿卜素結合的32kDa纖絲狀蛋白，被稱為纖維蛋白(葉綠體，FBN)(Deruere，1994)。后來，在馬鈴薯葉片、豌豆葉片、擬南芥葉片、黃瓜花冠和油菜花藥的質體小球中分離了FBN同源蛋白。最終，把這些來源于質體小球的蛋白總稱為纖維蛋白(FBN)。在擬南芥的14個AtFBNs中，FBN1a/1b,FBN2,FBN4,FBN7a/7b和FBN8是質體小球的核心蛋白。FBN1a與FBN1b互作，FBN1a/1b均能與淀粉合酶SS4互作，影響葉綠體中淀粉的生物合成(Gámez-Arjona et al,2014a；Gámez-Arjona etal,2014b)。FBN4影響葉綠體中質體小球的親脂性、葉綠體發育和耐光氧化能力(Singh etal,2010)。在水稻的11個OsFBNs中，FBN5與水稻的耐光氧化抑制有關(Otsubo et al,2018；Kim et al,2015)；FBN1基因超表達增加葉綠體中質體小球的數量，負調控水稻開花期的耐熱性(Li et al,2019)。但是，到目前為止，還沒有關于OsFBN7蛋白功能的報道。