專(zhuān)利名稱(chēng)::調(diào)節(jié)植物光能利用及油脂積累的基因及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
:本發(fā)明屬于基因工程領(lǐng)域,涉及到一種AP2/EREBP類(lèi)轉(zhuǎn)錄因子BnWRI1基因及其在調(diào)節(jié)植物種子光合作用及油脂合成代謝中的應(yīng)用。
背景技術(shù):
:除了對(duì)人類(lèi)重要的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值外,植物油脂還作為廣泛的非食用產(chǎn)品的原料,特別是全球能源日趨緊張,利用植物油生產(chǎn)可再生能源已成為世界各國(guó)應(yīng)對(duì)能源危機(jī)的重要戰(zhàn)略選擇。提高單位面積油脂產(chǎn)出量是油料作物育種始終追求的目標(biāo),含油量與單產(chǎn)作為單位面積油脂產(chǎn)出量的兩個(gè)組成因素,也是油料作物生產(chǎn)效益的重要決定因素(李云昌等,中國(guó)油料作物學(xué)報(bào)。28:92-96,2006)。種子含油量這個(gè)經(jīng)濟(jì)性狀是受遺傳控制的,屬于數(shù)量性狀遺傳,并有較高的遺傳力(王貴春等,安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),35:5373-5375,5411,2007)。對(duì)調(diào)控這一性狀功能基因的了解,是運(yùn)用轉(zhuǎn)基因或常規(guī)雜交育種途徑培育高油品種的基礎(chǔ)。油脂合成代謝涉及眾多酶系,實(shí)踐證明,對(duì)單一結(jié)構(gòu)基因的表達(dá)調(diào)控,難以充分發(fā)揮油脂高效積累的潛能(RoeslerK.etal.PlantPhysiology.113:75-81,1997)。利用轉(zhuǎn)錄因子提高脂肪酸合成整體代謝水平,提供了高油育種的新途徑。目前已知的影響種子油脂積累的轉(zhuǎn)錄因子主要有擬南芥WRIl、GLABRA2CernacA.etal.PlantPhysiology,141:745-757,2006.ShenB.etal.PlantMolBiol.60:377-87,2006),大豆GmDof4禾口GmDofll(WangHWetal.PlantJo52:716-29.2007).,控制種子發(fā)育的轉(zhuǎn)錄因子LECl、L1L、LEC2也對(duì)種子含油量具有調(diào)控作用。WRI1是擬南芥脂肪酸合成關(guān)鍵調(diào)控基因,該基因突變導(dǎo)致種子含油量下降80%。該基因在擬南芥中組成型超表達(dá)可提高種子油脂含量,但會(huì)導(dǎo)致在含糖培養(yǎng)上幼苗生長(zhǎng)異常。光合作用是指綠色植物利用太陽(yáng)能將二氧化碳和水轉(zhuǎn)化為碳水化合物并放出氧氣的過(guò)程,是作物產(chǎn)量形成的基礎(chǔ)。提高光合作用光能利用效率將使作物單產(chǎn)有極大提高,也是作物達(dá)到高產(chǎn)的必要條件。光照對(duì)作物產(chǎn)量的貢獻(xiàn)以前主要著重于葉片等光合器官,近年來(lái)才逐漸開(kāi)始重視光照在油菜、大豆等"綠色種子"中的作用。已有的研究表明,雖然有莢殼包被,到達(dá)種子的較低水平的光照仍能實(shí)質(zhì)性地提高光合作用相關(guān)酶的活性、增加脂肪酸合成量(WillmsJRetal.,PlantPhysiology,120:1117-1127,1999;R墜ka,SA.etal.PlantPhysiology,136:2700-2709,2004)。Goffmant等(GoffmantFDetal.PlantPhysiology,138:2269-2279,2005)發(fā)現(xiàn),光照不僅可促進(jìn)油菜種子光合產(chǎn)物轉(zhuǎn)化成貯藏物質(zhì)的合成代謝效率,同時(shí)也提高了胚的生長(zhǎng)速度。Li等(LiYHetal.Phytochemistry,67:904-915,2006)發(fā)現(xiàn),擬南芥在6001mo1m-、」光照強(qiáng)度下生長(zhǎng)較在1001mo1m_2s-1生長(zhǎng)其單粒種子重量和單粒種子積累的油脂含量都有所增加。這些研究結(jié)果都顯示,光照對(duì)油菜、大豆等油料作物種子油脂等貯藏物質(zhì)積累、產(chǎn)量形成具有重要作用。R皿ska等發(fā)現(xiàn),在擬南芥種子發(fā)育過(guò)程中,許多與光合作用相關(guān)的功能基因與脂肪酸合成酶系(FAS)編碼基因的表達(dá)模式相類(lèi)似(R皿skaSAetal.PlantCell.14:1191-1206,2002),顯示其可能存在某種協(xié)同調(diào)控機(jī)制。中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利(申請(qǐng)?zhí)枮?00610058763.7)公開(kāi)了一個(gè)與油脂代調(diào)控相關(guān)的轉(zhuǎn)錄因子及其編碼基因與應(yīng)用,特別是涉及一個(gè)來(lái)源于大豆的與油脂代謝調(diào)控相關(guān)的轉(zhuǎn)錄因子GmDofA及其編碼基因與其在調(diào)控植物油脂代謝中的應(yīng)用。該轉(zhuǎn)錄因子是具有下述氨基酸殘基序列之一的蛋白質(zhì)1)序列表中的SEQIDN2:1;2)將序列表中SEQIDN2:1的氨基酸殘基序列經(jīng)過(guò)一至十個(gè)氨基酸殘基的取代、缺失或添加且具有轉(zhuǎn)錄激活功能的調(diào)控植物油脂代謝的蛋白質(zhì)。該專(zhuān)利基因的克隆及功能鑒定對(duì)提高和改良作物油脂成分、特別是對(duì)于提高大豆油脂成分,培育高油脂大豆品種具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。雖然植物光合作用、油脂合成的研究一直備受關(guān)注,分別與這兩個(gè)重要生物學(xué)過(guò)程相關(guān)的功能基因也不斷相繼被克隆,但至今仍未有發(fā)現(xiàn)可同時(shí)調(diào)控油料作物種子光合作用和油脂積累的基因報(bào)道。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一個(gè)調(diào)控植物種子光合作用和脂肪酸合成代謝的轉(zhuǎn)錄因子、其編碼基因及其用途。本發(fā)明所提供的調(diào)控植物種子光合作用和脂肪酸合成代謝的轉(zhuǎn)錄因子,名稱(chēng)為Brassican即usWRINKLEDl(BnWRIl),來(lái)源于蕓薹屬甘藍(lán)型油菜(Brassican即us),其為下述多肽之一①具有SEQIDNO:2所示的氨基酸序列的多肽;②將SEQIDNO:2所示的氨基酸序列經(jīng)過(guò)一個(gè)或多個(gè)氨基酸殘基的取代、缺失或添加而形成的,且具有SEQIDN0:2所示的氨基酸序列的多肽的功能由SEQIDNO:2所示的氨基酸序列的多肽衍生的多肽。本發(fā)明還提供了編碼上述多肽的基因BnWRIl,(Brassican即usWRINKLEDl),其為下述核苷酸序列之一①序列表中SEQIDNO:1所示的DNA序列;②編碼序列表中SEQIDNO:2的DNA序列;③與序列表中SEQIDNO:1限定的DNA序列具有90%以上同源性且具有調(diào)控植物種子光合作用和脂肪酸合成代謝功能的核苷酸序列;④在高嚴(yán)謹(jǐn)條件下可與序列表中SEQIDNO:1限定的DNA序列雜交的核苷酸序列。所述高嚴(yán)謹(jǐn)條件為在0.1XSSPE(或0.1XSSC)、0.1%SDS的溶液中,65。C條件下雜交并洗膜。含有上述的基因BnWRIl的表達(dá)載體及細(xì)胞系均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。擴(kuò)增上述的基因BnWRIl中任一片段的引物也在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。本發(fā)明還提供了編碼上述多肽的基因組基因,是下述核苷酸序列之一(1)序列表中SEQIDNO:3所示的DNA序列;(2)與序列表中SEQIDNO:1限定的DNA序列具有90%以上同源性且具有調(diào)控植物種子光合作用和脂肪酸合成代謝功能的核苷酸序列;4(3)在高嚴(yán)謹(jǐn)條件下可與序列表中SEQIDNO:1限定的DNA序列雜交的核苷酸序列。所述高嚴(yán)謹(jǐn)條件為在0.1XSSPE(或0.1XSSC)、0.1%SDS的溶液中,65。C條件下雜交并洗膜。本發(fā)明還提供了一種調(diào)控植物種子光合作用和脂肪酸含量的方法,是利用任何一種可以引導(dǎo)外源基因在植物中表達(dá)的載體,將本發(fā)明所提供的編碼調(diào)控植物光合作用和脂肪酸合成代謝轉(zhuǎn)錄因子的基因BnWRI1或與BnWRI1具有90%以上同源性且編碼相同蛋白的DNA序列導(dǎo)入植物組織、細(xì)胞或器官,再將轉(zhuǎn)化的植物組織、細(xì)胞或器官培育成植株,植物種子光合作用能力和油脂含量獲得調(diào)控。為了便于對(duì)轉(zhuǎn)基因植物細(xì)胞或植株進(jìn)行鑒定及篩選,可對(duì)所使用的植物表達(dá)載體進(jìn)行加工,如加入植物可選擇性標(biāo)記或?qū)股?、除草劑的抗性?biāo)記。使用BnWRIl或其同源序列構(gòu)建植物表達(dá)載體時(shí),在其轉(zhuǎn)錄起始核苷酸前可加上任何一種組成型、增強(qiáng)型、組織特異型或誘導(dǎo)型啟動(dòng)子。作為優(yōu)選,所述的組織特異型啟動(dòng)子可為種子特異表達(dá)啟動(dòng)子。本發(fā)明所述的轉(zhuǎn)錄因子可用于提高植物種子光合作用能力和種子油脂含量。作為優(yōu)選,所述的植物選自(但不限于)十字花科、豆科、禾本科。作為再優(yōu)選,所述的植物包括(但不限于)油菜、擬南芥、大豆、水稻、向日葵、橄欖樹(shù)、花生、棉花、蓖麻、煙草等。通過(guò)將轉(zhuǎn)化有本發(fā)明編碼調(diào)控植物光合作用和脂肪酸合成代謝轉(zhuǎn)錄因子的基因BnWRIl或與BnWRIl具有90%以上同源性且編碼相同蛋白的DNA序列的轉(zhuǎn)基因植株進(jìn)行繼代培養(yǎng)后,可從中進(jìn)一步篩選出基因純合的轉(zhuǎn)基因植株。轉(zhuǎn)基因植株種子光合作用效率、光能利用能力和油脂含量提高。另一方面,通過(guò)將轉(zhuǎn)化有本發(fā)明編碼調(diào)控植物光合作用和脂肪酸合成代謝轉(zhuǎn)錄因子的基因BnWRI1或與BnWRI1具有90%以上同源性且編碼相同蛋白的DNA序列的轉(zhuǎn)基因植株與其他品種的植物進(jìn)行雜交、并對(duì)獲得的雜交后代植株進(jìn)行培養(yǎng)和檢測(cè),可從中進(jìn)一步篩選出種子光合作用效率、光能利用能力和油脂含量提高的植株。本發(fā)明的其它方面由于本發(fā)明的公開(kāi)內(nèi)容,對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言是顯而易見(jiàn)的。本發(fā)明由于采用了上述的技術(shù)方案,轉(zhuǎn)錄因子及其編碼基因?qū)τ谥参锱嘀差I(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值,其能使植物對(duì)光合作用和脂肪酸合成代謝可以協(xié)同調(diào)控,并提高種子光合作用和油脂積累能力,從而提高植物產(chǎn)量和含油量、改良相關(guān)性狀。圖1為BnWRIl與已知其它物種間的同源基因的進(jìn)化關(guān)系。圖2為BnWRIl基因組基因結(jié)構(gòu)示意。圖3為BnWRIl種子特異超表達(dá)載體NAPINPr::BnWRIl結(jié)構(gòu)示意。圖4為擬南芥NAPINPr::BnWRIlT4代轉(zhuǎn)基因株系和ColO野生型莢果基因表達(dá)水平比較。T-15和T-45是兩個(gè)擬南芥獨(dú)立轉(zhuǎn)化株系,擬南芥轉(zhuǎn)化植株和野生型對(duì)照在相同條件下培養(yǎng),在進(jìn)行基因表達(dá)水平的半定量分析時(shí),以Actin2基因?yàn)閮?nèi)參。圖5為擬南芥NAPINPr::BnWRIlT3代轉(zhuǎn)基因株系和Co10野生型種子含油量比較。A為油脂含量占籽粒干重的百分比。B為單粒種子油脂含量。虛線(xiàn)所示為ColO野生型種子含油量值。圖6為油菜NAPINPr::BnWRIlT2代轉(zhuǎn)化株系和非轉(zhuǎn)化受體材料種子含油量比較。圖中所示為各株系10個(gè)單株成熟種子含油量的平均值及標(biāo)準(zhǔn)差。0BnW-368和0BnW_369為兩個(gè)NAPINPr::BnWRIl油菜轉(zhuǎn)化株系。N-CON為未轉(zhuǎn)化的受體品種對(duì)照。圖7為擬南芥NAPINPr::BnWRIlT3代轉(zhuǎn)基因株系和Co1O野生型種子千粒重比較。虛線(xiàn)所示為ColO野生型種子千粒重值。圖8為油菜NAPINPr::BnWRIlT2代轉(zhuǎn)基因植株和未轉(zhuǎn)基因油菜種子大小比較。A為當(dāng)?shù)赝茝V品種的成熟種子;B、C為兩個(gè)NAPINPr::BnWRIlT2代轉(zhuǎn)基因植株的成熟種子。具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖,對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。需要指出的是,以下實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明而不用于限定本發(fā)明的范圍。下述實(shí)施例中如無(wú)特別說(shuō)明均按常規(guī)條件或按照制造廠(chǎng)商所建議的條件。實(shí)施例1、調(diào)控植物光能利用及油脂積累轉(zhuǎn)錄因子基因BnWRIl的克隆1.1用Trizol試劑(購(gòu)自Invitrogen公司)提取甘藍(lán)型油菜(Brassican即us)未成熟種子的總RNA,以oligo-d(T)18為引物,用M-MLV反轉(zhuǎn)錄酶(Promega公司)將獲得的RNA反轉(zhuǎn)錄為cDNA,以所合成的cDNA為模板,以引物對(duì)BnWRIl-l(5'-ATGAAGAGACCCTTAACCACTTC-3')和BnWRI1-2(5'-CCTTCAGACAGAATAGTTCCAAG-3')進(jìn)行PCR擴(kuò)增。以L(fǎng)A-Taq(大連TaKaRa公司)擴(kuò)增所述的cDNA,PCR反應(yīng)條件為94。C,5min,1次循環(huán);94。C,30sec,58。C,40sec,72。C,90sec,33次循環(huán);72。C,10min。PCR擴(kuò)增產(chǎn)物連接到載體pMD18-T(大連TaKaRa公司),得到含有擴(kuò)增片段的重組質(zhì)粒,命名為pMD-B亟Il經(jīng)測(cè)序,獲得的PCR產(chǎn)物序列如SEQIDNO:1所示,由1242個(gè)堿基組成,其編碼序列為自5'端第1-1242位,其編碼蛋白質(zhì)的氨基酸序列表如SEQIDNO:2所示。將上述核苷酸序列和氨基酸序列采用Blastn程序在GenBank中進(jìn)行同源性比對(duì),該基因與擬南芥WRIl基因及WRI1所編碼的蛋白質(zhì)的同源性分別為84%和79%,與其它AP2/EREBP家族轉(zhuǎn)錄因序列同源性均較低,說(shuō)明BnWRIl是擬南芥WRIl在甘藍(lán)型油菜中的同源基因(圖l)。1.2以甘藍(lán)型油菜DNA為模板,以引物對(duì)BnWRI1-1和BnWRI1-2進(jìn)行PCR擴(kuò)增。以L(fǎng)A-Taq(大連TaKaRa公司)擴(kuò)增所述的DNA,PCR反應(yīng)條件為94。C,5min,1次循環(huán);94。C,30sec,58。C,40sec,72。C,4min,33次循環(huán);72。C,10min。PCR擴(kuò)增產(chǎn)物經(jīng)測(cè)序,獲得BnWRIl基因組全長(zhǎng),其序列如SEQIDNO:3所示,由3609個(gè)堿基組成。BnWRIlcDNA和DNA序列比較顯示該基因包含7個(gè)外顯子和6個(gè)內(nèi)含子(圖2)。實(shí)施例2、BnWRI1種子特異表達(dá)載體NAPINPr::BnWRI1的構(gòu)建2.1首先以油菜基因組DNA為模板,用引物對(duì)n即in5(5'-AAGCTTTCTTCATCGGTGATTGA-3,)禾Pn即in3(5,-TCGTGTATGTTTTTAATCTTGTTTG-3')進(jìn)行PCR擴(kuò)增,獲得油菜n即in啟動(dòng)子(AEi^M),用該啟動(dòng)子片段置換植物表達(dá)載體pFGC5941中酶切位點(diǎn)EcoRI-BamHI間包含35S啟動(dòng)子的DNA片段,獲得中間載體pFGC-NAPIN。用BamHI和EcoRV雙酶切將編碼BnWRIl的DNA片段從質(zhì)粒pMD-BnWRIl中切出,與經(jīng)BamHI和Smal雙酶切后回收的pFGC-NAPIN載體片段相連接。2.2連接產(chǎn)物用CaCl2法轉(zhuǎn)化大腸桿菌(E.coli)DH5a感受態(tài)細(xì)胞,用含50mg/L卡那霉素的LB抗性平板篩選,陽(yáng)性克隆用引物對(duì)BnWRI1_1和BnWRI1_2進(jìn)行PCR擴(kuò)增。挑取PCR陽(yáng)性的克隆,用堿裂解法(參見(jiàn)《分子克隆》)提取質(zhì)粒DNA進(jìn)行酶切鑒定,選取酶切正確的克隆進(jìn)行測(cè)序驗(yàn)證,構(gòu)建成BnWRIl種子特異表達(dá)載體NAPINPr::BnWRIl,載體結(jié)構(gòu)如圖3所示。實(shí)施例3、BnWRIl轉(zhuǎn)基因擬南芥的獲得3.1將實(shí)施例2構(gòu)建的種子特異表達(dá)載體NAPINPr::BnWRI1用熱激法轉(zhuǎn)化農(nóng)桿菌(Agrobacteriumtumefaciens)EHA105,在含50mg/L卡那霉素和25mg/L利福平的LB抗性平板上2『C進(jìn)行培養(yǎng)。挑取單克隆經(jīng)PCR驗(yàn)證后用于植物轉(zhuǎn)化。挑取含質(zhì)粒NAPINPr::BnWRIl的農(nóng)桿菌單菌落接種于5ml含50mg/L卡那霉素和25mg/L利福平的YEP培養(yǎng)液,28°C150rpm振蕩培養(yǎng)2d。按1:50的比例在新鮮的YEP液體培養(yǎng)基中擴(kuò)大培養(yǎng)至對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期(菌液0De。。"1.5)。3000rmp離心10min,棄上清。將沉淀重新懸浮于滲透培養(yǎng)液,(組成為含5%蔗糖,44慮6-芐氨基嘌呤和0.05%SilwetL-77的1/2MS液體培養(yǎng)基),調(diào)0D600=0.8。用Floraldip法(CloughSJetal,1998.PlantJ16:735-43)進(jìn)行轉(zhuǎn)化,即將擬南芥(ArabidopsisthalianaCol-0)的花序全部在轉(zhuǎn)化液中浸泡l-2min,并輕輕搖晃,轉(zhuǎn)化后的擬南芥植株保鮮膜覆蓋保濕12天。隔4-5天后按上述方法重復(fù)轉(zhuǎn)化,共轉(zhuǎn)化3-4次。收獲成熟種子(Tl代)。3.2擬南芥抗性植株篩選。將實(shí)施例3.1中收獲的擬南芥Tl代種子播種于盆缽中,播種后7-10天,噴1:3000體積比稀釋的有效濃度18.5%的除草劑Bastar,每周2次,噴3-4次。篩選出的抗性植株用引物對(duì)n即in52(5'-GATCGCCATGCAAATCTC-3')禾PBnWR11-2(5'-CCTTCAGACAGAATAGTTCCAAG-3')進(jìn)行PCR檢測(cè),分單株收獲成熟種子(T2代),獲得了30個(gè)NAPINPr::BnWRIl基因擬南芥轉(zhuǎn)化植株。各單株繼續(xù)按上述方法種植,獲得30個(gè)NAPINPr::BnWRI1基因轉(zhuǎn)化株系(T3代)。實(shí)施例4、RT-PCR檢測(cè)BnWRIl轉(zhuǎn)基因擬南芥脂肪酸合成、光合作用相關(guān)基因表達(dá)水平的檢測(cè)4.1將實(shí)施例3所獲得的擬南芥T3代轉(zhuǎn)化植株和哥倫比亞野生型(Col_0)的種子懸浮于O.1%的瓊脂溶液中,41:春化2天后播種于土壤(蛭石、草炭和珍珠巖按體積比6:2:l混合),在溫度22t:、i6小時(shí)光照/8小時(shí)黑暗光周期條件下培養(yǎng)。4.2對(duì)主花序開(kāi)花時(shí)期進(jìn)行標(biāo)記,莢果分開(kāi)花后1-6天和7-12天兩個(gè)時(shí)期分別取樣,在液氮中研磨,按說(shuō)明書(shū)所述方法用Trizol試劑(Invitrogen公司)提取總RNA,經(jīng)1.0%瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè)RNA的完整性。以oligo-d(T)18為引物,用M-MLV逆轉(zhuǎn)錄酶(Promega公司)合成cDNA第一鏈。4.3以實(shí)施例4.2中獲得的cDNA為模板,用擬南芥actin2基因?yàn)閮?nèi)參進(jìn)行RT-PCR,調(diào)整各cDNA樣品濃度。用半定量RT-PCR方法分析擬南芥NAPINPr::BnWRI1轉(zhuǎn)化株系和野生型對(duì)照在不同發(fā)育期莢果基因表達(dá)水平,所用引物對(duì)見(jiàn)表1,結(jié)果如圖4所示。BnWRIl在擬南芥莢果中的表達(dá)在1-6天較弱,7-12天表達(dá)水平顯著增強(qiáng),這樣的表達(dá)模式與n即in啟動(dòng)子的表達(dá)特性相一致。BnWRIl在擬南芥種子中的超表達(dá)可同時(shí)提高脂肪酸合成關(guān)鍵酶ACCase的BCCP亞基編碼基因BCCP2和光合作用關(guān)鍵基因捕光葉綠素a/b結(jié)合蛋白LHCII基因的表達(dá)水平,而且這些基因表達(dá)提高程度與導(dǎo)入的油菜BnWRIl基因表達(dá)水平具有相同的趨勢(shì),證明轉(zhuǎn)錄因子BnWRIl對(duì)莢果發(fā)育過(guò)程中脂肪酸合成和光能吸收相關(guān)基因具有協(xié)同調(diào)控的功能。表1.NAPINPr::BnWRIl轉(zhuǎn)化株系基因表達(dá)分析擴(kuò)增基因正向引物(5'-3')反向引物(5'-3')AGAGATTCAGATGCCCAGAACGATTCCTCCACCTGCCTAAGTCTTGTTCCCATCATACTCATGAAGAGACCCTTAACCACTTCCACAACAACACCATCGCAACGATTGTAGGATATTCAGATCTCAGACCAAATAGTTACAAGAAGGAGGTTGCGTGCAACAACTAGAGCTGGAGGCATTGAAAAG丄UTGCGTTTTCCCTGAGCTATTCGTTCTTGAGCTCCTTCACC實(shí)施例5、BnWRIl轉(zhuǎn)基因擬南芥莢果葉綠素含量的變化葉綠素含量是光合作用強(qiáng)度的重要生理指標(biāo)。按實(shí)施例4的方法,擬南芥BnWRIl轉(zhuǎn)基因植株及野生型對(duì)照莢果分開(kāi)花后1-6天和7-12天兩個(gè)時(shí)期分別取樣。按每一樣品約0.2克取樣后準(zhǔn)確稱(chēng)重,分別放入研缽,加入少量石英砂及2-3ml95%乙醇,研成勻漿,轉(zhuǎn)移至10ml容量瓶,用少量乙醇沖洗研缽、研棒數(shù)次,連同殘?jiān)黄鸬谷肴萘科恐校詈笥靡掖级ㄈ葜?0ml。樣品4t:黑暗放置1小時(shí),期間將容量瓶中倒轉(zhuǎn)混合數(shù)次。提取液6000g、4t:離心2分鐘,吸取上清即為各樣品葉綠素提取液。以95X乙醇為空白,在波長(zhǎng)665nm、649nm下測(cè)定葉綠素提取液吸光度。按下列公式計(jì)算葉綠素a和葉綠素b的濃度(Ca、Cb:mg/L),二者之和為總?cè)~綠素的濃度:Ca=13.95A665_6.88A649,Cb=24.96A649_7.32A665。最后根據(jù)下式求出各植物組織中葉綠素的含量葉綠素的含量(mg/g)=[葉綠素的濃度X提取液體積X稀釋倍數(shù)]/樣品鮮重。每一處理設(shè)3個(gè)重復(fù),每一樣品重復(fù)測(cè)定2次。表2擬南芥NAPINPr::BnWRIlT4代轉(zhuǎn)基因植株和Co1O野生型莢果葉綠素含量比較8<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>T-15和T-45是兩個(gè)BnWRIl種子特異超表達(dá)擬南芥轉(zhuǎn)化株系。用于葉綠素含量測(cè)定的是T4代轉(zhuǎn)化株系。表中所示為3組樣品重復(fù)測(cè)定的平均值及標(biāo)準(zhǔn)差從表2可以看出,在擬南芥中轉(zhuǎn)入BnWRI1種子特異超表達(dá)載體可提高轉(zhuǎn)化株系莢果葉綠素含量,顯示光能吸收能力增強(qiáng)。特別是開(kāi)花后7-12天轉(zhuǎn)入的BnWRIl基因表達(dá)水平較高時(shí),葉綠素含量提高也更顯著。實(shí)施例6、BnWRI1種子特異超表達(dá)轉(zhuǎn)基因擬南芥種子含油量的測(cè)定擬南芥種子含油量的測(cè)定采用種子直接甲酯化后氣相色譜分析的方法(LiYH.etal.2006.OilcontentofArabidopsisseeds:Theinfluenceofseedanatomy,lightandplant-to-plantvariation.Phytochemistry,67:904-915),以C17:0月旨肪酸(Sigma)作為內(nèi)標(biāo)。對(duì)30個(gè)轉(zhuǎn)化株系和野生型對(duì)照的種子含油量測(cè)定結(jié)果如圖5所示,不論是以油脂占種子干重百分比還是單粒種子含油量計(jì),NAPINPr::BnWRIl結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化株系的種子含油量總體均較野生型明顯提高。實(shí)施例7、BnWRIl種子特異超表達(dá)轉(zhuǎn)基因油菜的獲得7.1油菜種子用0.1%HgCl2消毒8min,無(wú)菌水沖洗56次,置于MS固體培養(yǎng)基上,25t:條件下發(fā)芽,生成無(wú)菌苗。將56天苗齡無(wú)菌苗下胚軸切成0.51.Ocm的切段,置于MS+lmg/L6-BA+lmg/L2,4_D預(yù)培養(yǎng)基上進(jìn)行預(yù)培養(yǎng)后作為轉(zhuǎn)基因受體材料。7.2將實(shí)施例3.1中獲得的含種子特異表達(dá)載體NAPINPr::BnWRIl的農(nóng)桿菌EHA105菌株培養(yǎng)至對(duì)數(shù)期,將預(yù)培養(yǎng)過(guò)的下胚軸切段浸于制備好的菌液中5min。取出外植體并吸干多余的菌液,置于MS+2mg/L6-BA培養(yǎng)基上共培養(yǎng)。7.3共培養(yǎng)2天后,將外植體在含有300mg/L頭孢霉素的無(wú)菌水中清洗2次,轉(zhuǎn)入分化培養(yǎng)基1:MS+2mg/L6-BA+O.5mg/LNAA+20iimol/LAgN03+500mg/L羧節(jié)青霉素上培養(yǎng)。4天后轉(zhuǎn)入分化培養(yǎng)基2:MS+2mg/L6-BA+O.5mg/LNAA+20iimol/LAgN03+20mg/LPPT+500mg/L羧芐青霉素上培養(yǎng)。外植體在上述分化培養(yǎng)基上每隔21天用原培養(yǎng)基繼代培養(yǎng)1次。待分化出綠色小芽后轉(zhuǎn)入新鮮分化培養(yǎng)基繼續(xù)培養(yǎng)1421d。7.4待分化出的綠芽長(zhǎng)到3cm左右時(shí),移入生根培養(yǎng)基MS+0.2mg/LNAA+20mg/LPPT+500mg/L羧芐青霉素中生根,2周后出根長(zhǎng)成完整小植株,經(jīng)過(guò)逐步煉苗后,移栽入土中,植株可進(jìn)一步生長(zhǎng)發(fā)育并產(chǎn)生種子。所有的油菜轉(zhuǎn)化過(guò)程均在25t:,光照強(qiáng)度30001x,光照時(shí)間16小時(shí)光照/8小時(shí)黑暗的條件下進(jìn)行。7.5油菜抗性植株的PCR檢測(cè)用CTAB法提取油菜葉片DNA,用引物對(duì)n即in52(5'-GATCGCCATGCAAATCTC-3')和BnWRIl-2(5'-CCTTCAGACACAGAATAGTTCCAAG-3')進(jìn)行PCR檢測(cè),PCR陽(yáng)性的轉(zhuǎn)化植株分單株收獲種子。實(shí)施例8、BnWRIl種子特異超表達(dá)轉(zhuǎn)基因油菜種子含油量的測(cè)定BnWRIl轉(zhuǎn)基因油菜和未轉(zhuǎn)化受體對(duì)照種子含油量測(cè)定采用索氏提取法(魏紅等。中國(guó)油脂,2004,29(6):52-54.),每一株系各取10個(gè)單株的種子分別測(cè)定含油量。其基本步驟如下把濾紙包放入(105士2)t:烘箱中干燥2小時(shí),取出放入干燥器中冷卻至室溫稱(chēng)重(A);將lg油菜種子粉碎,過(guò)40目篩后裝入上述稱(chēng)重過(guò)的紙包,封好包口放入(105士2rC烘箱中干燥3小時(shí),移至干燥器中冷卻至室溫稱(chēng)重(B);包有樣品的紙包在乙醚中浸泡過(guò)夜后抽提8小時(shí)。抽提完畢,移去上部冷凝管,取出濾紙包,在通風(fēng)櫥內(nèi)晾干。抽提后的濾紙包置于烘箱105t:干燥3小時(shí),移至干燥器中冷卻至室溫稱(chēng)重(C)。含油量(%)=(B-C)/(B-A)X100%。未轉(zhuǎn)化受體對(duì)照和兩個(gè)BnWRIl轉(zhuǎn)基因油菜種子含油量測(cè)定結(jié)果如圖6所示。兩個(gè)轉(zhuǎn)化株系的平均含油量從未轉(zhuǎn)化材料的50.553%分別提高到了52.073%和52.4%,方差分析證明0BnW-2與對(duì)照的含油量提高達(dá)極顯著水平,OBnW-l與對(duì)照含油量提高也達(dá)顯著水平,并且獲得了一些種子含油量達(dá)54%左右的油菜種質(zhì)資源。實(shí)施例9、BnWRIl種子特異超表達(dá)轉(zhuǎn)基因擬南芥、油菜種子千粒重的測(cè)定9.lBnWRIl種子特異超表達(dá)轉(zhuǎn)基因擬南芥種子千粒重的測(cè)定BnWRIl種子特異超表達(dá)轉(zhuǎn)基因擬南芥T3代和野生型對(duì)照在相同條件下種植,每盆3株,待種子成熟后按株系分別收獲。各株系用分析天平分別精確稱(chēng)量3X200粒成熟種子的重量。30個(gè)擬南芥株系的種子千粒重測(cè)定結(jié)果如圖7所示,NAPINPr::BnWRIl結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化株系的種子千粒重總體較野生型提高。9.2BnWRI1種子特異超表達(dá)轉(zhuǎn)基因油菜種子千粒重的測(cè)定BnWRIl種子特異超表達(dá)轉(zhuǎn)基因油菜T2代和受體品種及當(dāng)?shù)赝茝V品種對(duì)照在相同條件下種植,各轉(zhuǎn)化株系及對(duì)照分別收獲IO個(gè)以上單株的種子,按單株分開(kāi)收獲。各單株用分析天平分別精確稱(chēng)量3X100粒成熟種子的重量。對(duì)各轉(zhuǎn)化株系及受體品種千粒重比較,差異未達(dá)顯著水平。但有些轉(zhuǎn)化單株種子千粒重提高顯著,有些單株千粒重>6.5克,最高達(dá)7.1克,而一般推廣品種的千粒重約在4.04.5克,表明通過(guò)BnWRIl基因在油菜種子特異表達(dá)可培育出千粒重增加明顯的油菜育種材料。序列表〈110〉浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院〈120〉調(diào)節(jié)植物光能利用及油脂積累的基因及其應(yīng)用〈160>3〈210>1〈211>12420089]〈212>DNA0090]〈213〉蕓薹屬甘藍(lán)型油菜0091]〈400>10092]3tg朋g3g3Cccttaaccacttctccttcttcctcctcttctacttcttcttcggcctgt600093]atecttccgactcaatcagag3CtCC33ggCCC3皿Cg3gCC33皿gggC1200094]tctctgcgttctgatgttaacccaccagtcctgcctccacC3g3CgC3gC1800095]tctatctecagaggagtcactggac鄉(xiāng)gagatecg^gctcatctatgg2400096]cgtggaattcgattcag^ctctgggagca3000097]tetgacagcg3gg朋gC3gCtacgatctagctgctctcaagtactggggt3600098]CCC33C3CC3tcttgaactttccggttgaggg卿tgcag4200099]tttggcttctctccgccgcc卿gragtggtttctctaga4800100]ggcgtctcta朋tetcgcggcgtcgccaggcatcaccataatgga卿tggg啷ctcgg5400101]3ttgg朋gggtgtttgga朋caagtacttgtacctcggcacctataatac6000102]gctgcagctgcatatgacatggcggcteteg3gtecagaggtgc皿acgc6600103]ttcgacattggtaactecatcgaccggttagtgtcttcccgttccccgtg7200104]agctgttcttgCtg皿3CC37800105]g朋gagccteC3g朋g朋gtg卿C3gtgtgtcg皿a^gag^gag^g8400106]aacaacaaca卿agtggagg鄉(xiāng)cggtgatcacttgctgcattgattct■0107]tC3g3g3gC3atgagctggcttgggacttctgtetgatggattcagggtttgctccgttt9600108]ttgactgattcaaatctctcgagtg卿atcccattgagtatcctgagcttttcaatgag10200109]atgggttttgaggat^cattgacttcatggg^gc^gactgcttgagc10800110]ttggag朋tcttgattgttgcgatggtgttgttgtggtggga卿g卿gcccaacttca11400111]ttgtcgtcttctccgttgtcctgcttgtctactgactctgcttcatcaac12000112]gcaacaacagteacctctgtttcttggaactettctgtctga12420113]〈210>20114]〈211>4130115]〈212>PRT0116]〈213〉蕓薹屬甘藍(lán)型油菜0117]〈400>20118]MetLysArgProLeuThrThrSerProSerSerSerSerSerThrSerSerSer0119]510150120]AlaCyslieLeuProThrGinSerGluThrProArgProLysArgAlaLysArg0121]202530350122]AlaLysLysSerSerLeuArgSerAspValLysProGinAsnProThrSerPro0123]4045500124]AlaSerThrArgArgSerSerlieTyrArgGlyValThrArgHisArgTrpThr0125]556065700126]GlyArgTyrGluAlaHisLeuTrpAspLysSerSerTrpAsnSerlieGinAsn0127]758085900128]LysLysGlyLysGinValTyrLeuGlyAlaTyrAspSerGluGluAlaAlaAla0129]951001050130]HisThrTyrAspLeuAlaAlaLeuLysTyrTrpGlyProAsnThrlieLeuAsn0131]1101201251300132]PheProValGluThrTyrThrLysGluLeuGluGluMetGinArgCysThrLys0133]1351401450134]GluGluTyrLeuAlaSerLeuArgArgGinSerSerGlyPheSerArgGlyVal0135]1501551601650136]SerLysTyrArgGlyValAlaArgHisHisHisAsnGlyArgTrpGluAlaArg0137]1701751801850138]lieGlyArgValPheGlyAsnLysTyrLeuTyrLeuGlyThrTyrAsnThrGin0139]1901952000140]GluGluAlaAlaAlaAlaTyrAspMetAlaAlalieGluTyrArgGlyAlaAsn0141]2102152202250142]AlaValThrAsnPheAsplieGlyAsnTyrlieAspArgLeuLysLysLysGly0143]2302352400144]ValPheProPheProValSerGinAlaAsnHisGinGluAlaValLeuAlaGlu0145]2452502552600146]ThrLysGinGluValGluAlaLysGluGluProThrGluGluValLysGinCys0147]2652702752800148]ValGluLysGluGluAlaLysGluGluLysThrGluLysLysGinGinGinGlu0149]2852902950150]ValGluGluAlaVallieThrCysCyslieAspSerSerGluSerAsnGluLeu0151]3003053103150152]AlaTrpAspPheCysMetMetAspSerGlyPheAlaProPheLeuThrAspSer0153]3203253300154]AsnLeuSerSerGluAsnProlieGluTyrProGluLeuPheAsnGluMetGly0155]3353403453500156]PheGluAspAsnlieAspPheMetPheGluGluGlyLysGinAspCysLeuSer0157]3553603653700158]LeuGluAsnLeuAspCysCysAspGlyValValValValGlyArgGluSerPro0159]3753803850160]ThrSerLeuSerSerSerProLeuSerCysLeuSerThrAspSerAlaSerSer0161]3903954004050162]ThrThrThrThrAlaThrThrValThrSerVa:—SerTrpAsnTyrSerVal0163]4104154200164]〈210>20165]〈211>36090166]〈212>DNA12:0167]:0168]〈213〉蕓薹屬甘藍(lán)型油菜〈400>3ccttaaccacttctccttcttcctcctcttctecttcttcttcggcctgt60atecttccgactcaatcagag3CtCC33ggCCC3皿Cg3gCC33皿gggC120tctctgcgttctgatgttaacccaccagtcctgcctccacC3g3CgC3gC180tctatctecagaggagtcacteggttg卿attcttttag240atttgatttgggttatgttttttttttttttttttcteaactgcatttcgattgcatgtt300ctcatctetgggac^^gctcgtggaatt360cgattcag^c^ga^ggcctteatttttac^^^cccatcttgatt420gatctggccttttttttgttttgttttaatctgattttggtttctgttgt480ttgatctcaacctcactgcctcactctgcgccttgttcttctactcatcagtttetctgg540gteattttttteattgag^gtttg3tttggtC33g3gg3600gaatctcaactgctctgacgccgtaattgcaggagca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