[發(fā)明專利]硫苷轉(zhuǎn)運(yùn)相關(guān)的甘藍(lán)型油菜BnaA09.GTR2基因及其應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110361987.X
• 申請(qǐng)日: 2021-04-02
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112877341B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-03-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張園園;何貽洲;劉勝毅;劉越英;黃軍艷;程曉輝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院油料作物研究所
• 主分類號(hào): C12N15/29
• 分類號(hào): C12N15/29;C07K14/415;C12N15/84;C12N1/21;A01H5/10;A01H6/20
• 代理公司: 深圳智趣知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44486
• 代理人: 崔艷崢

本發(fā)明公開(kāi)了硫苷轉(zhuǎn)運(yùn)相關(guān)的甘藍(lán)型油菜BnaA09.GTR2基因及其應(yīng)用，利用CRISPR/Cas9基因編輯技術(shù)對(duì)異源四倍體甘藍(lán)型油菜中硫苷轉(zhuǎn)運(yùn)基因BnaA09.GTR2進(jìn)行編輯，獲得了BnaA09.GTR2基因的純合突變體，所述BnaA09.GTR2基因敲除突變體成熟種子中總硫苷含量顯著降低，證明BnaA09.GTR2基因在硫苷從合成部位向種子轉(zhuǎn)運(yùn)的過(guò)程中發(fā)揮功能。能夠用于油菜種子硫苷性狀的改良，為甘藍(lán)型油菜種子低硫苷性狀的改良開(kāi)發(fā)提供了理論依據(jù)，為以低硫苷性狀改良為目標(biāo)的油菜育種工作提供了一種新的途徑。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及油菜分子育種技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種硫苷轉(zhuǎn)運(yùn)相關(guān)的甘藍(lán)型油菜BnaA09.GTR2基因及其應(yīng)用。

背景技術(shù)

油菜(Brassica napus)是十字花科蕓薹屬植物中的一種重要的油料作物，是世界范圍內(nèi)廣泛種植的主要油料作物，也是我國(guó)唯一的冬季油料作物。因此，國(guó)家把發(fā)展油菜生產(chǎn)作為保證食用油安全供應(yīng)的重點(diǎn)，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。我國(guó)甘藍(lán)型油菜由于具有抗病、產(chǎn)量高、適應(yīng)性廣、耐逆行性強(qiáng)等特點(diǎn)，成為主要栽培品種。油菜增產(chǎn)主要通過(guò)提高單位面積菜籽產(chǎn)量、提高菜籽含油量和擴(kuò)大種植面積三種途徑。油菜育種工作者現(xiàn)在的主要目標(biāo)是努力提高含油量、產(chǎn)量和品質(zhì)。

硫代葡萄糖苷(硫苷)是一類含氮、硫的植物次生代謝產(chǎn)物。油菜菜籽榨油后的餅粕含豐富的蛋白質(zhì)，是良好的天然動(dòng)物飼料。然而硫苷在甘藍(lán)型油菜籽粒中卻是一種有害成分，用含有高硫苷及其水解產(chǎn)物的油菜餅粕去飼養(yǎng)禽畜，會(huì)對(duì)禽畜造成毒害，所以油菜籽粒中硫苷含量的高低決定了油菜餅粕作為飼料的價(jià)值。

一方面，降低油菜籽粒中硫苷含量是改良菜籽油品質(zhì)的重要育種目標(biāo)之一。另一方面，硫苷的水解產(chǎn)物在油菜營(yíng)養(yǎng)體中卻可以對(duì)油菜起保護(hù)作用。因此，低硫苷油菜自身的抗蟲抗病性隨著籽粒硫苷含量的下降也顯著的降低，不利于雙低油菜的推廣和應(yīng)用。通過(guò)遺傳育種的方法，培育出高葉片硫苷但低籽粒硫苷含量的材料，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

植物中硫苷的合成與積累部位并不一致，硫苷首先在嫩葉中大量積累，隨著葉片逐漸老化，其硫苷含量下降，種子中的硫苷開(kāi)始積累。研究表明擬南芥GTR1和GTR2基因在介導(dǎo)硫苷的這種長(zhǎng)距離運(yùn)輸過(guò)程中起著重要作用。在GTR1和GTR2雙突變體中，種子中的硫苷幾乎完全消失，而在葉片中積累10倍以上。因此，阻斷硫苷從合成部位往種子中運(yùn)輸，對(duì)降低種子中硫苷含量、提高植物抗蟲抗病性具有重要作用。Nour-Eldin等成功將硫苷轉(zhuǎn)運(yùn)基因突變的gtr功能喪失表型從模式植物轉(zhuǎn)移到蕓苔屬作物中，即通過(guò)對(duì)白菜中7個(gè)GTR同源基因中的一個(gè)(BrGTR2A2)和芥菜中12個(gè)GTR同源基因中的4個(gè)(Bj2A1/2A2/2B1/2B2)進(jìn)行突變，分別使白菜和芥菜種子中的硫苷含量分別降低60-70％。從而證明這種“轉(zhuǎn)運(yùn)工程(transport engineering)”方法可廣泛應(yīng)用于降低其他油料作物(如異源四倍體油菜)種子硫代葡萄糖苷含量。因此，鑒定油菜GTR同源基因中負(fù)責(zé)硫苷往種子中轉(zhuǎn)運(yùn)的關(guān)鍵轉(zhuǎn)運(yùn)子，對(duì)甘藍(lán)型油菜種子硫苷含量性狀進(jìn)行進(jìn)一步研究，提高菜籽油品質(zhì)，培育出高葉片硫苷但低籽粒硫苷含量的材料，具有重要意義，同時(shí)為揭示甘藍(lán)型油菜中硫苷含量遺傳機(jī)理和分子機(jī)制奠定基礎(chǔ)。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明提出了一種硫苷轉(zhuǎn)運(yùn)相關(guān)的甘藍(lán)型油菜BnaA09.GTR2基因及其應(yīng)用，利用CRISPR/Cas9基因編輯技術(shù)對(duì)異源四倍體甘藍(lán)型油菜中硫苷轉(zhuǎn)運(yùn)基因BnaA09.GTR2進(jìn)行編輯，獲得了BnaA09.GTR2基因的純合突變體，所述BnaA09.GTR2基因敲除突變體成熟種子中總硫苷含量顯著降低，證明BnaA09.GTR2基因是調(diào)控硫苷從合成部位轉(zhuǎn)運(yùn)到種子中的重要基因。

本發(fā)明提供硫苷轉(zhuǎn)運(yùn)相關(guān)的甘藍(lán)型油菜BnaA09.GTR2基因，所述BnaA09.GTR2基因的基因組區(qū)的核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示。

本發(fā)明還提供硫苷轉(zhuǎn)運(yùn)相關(guān)的甘藍(lán)型油菜BnaA09.GTR2基因，所述BnaA09.GTR2基因的編碼區(qū)的核苷酸序列如SEQ ID NO.2所示。