BnVDof1及其编码基因在油菜叶片维管形态建成中的应用

本发明属于植物基因工程，具体涉及一种油菜dof1类转录因子bnvdof1蛋白及其编码基因与应用。

背景技术：

1、油菜是世界上珍贵有用的经济作物，可用来提炼食用油，制作生物柴油，作为食用蔬菜，用于园艺观赏等。油菜基因组已测序，包含超过10万个基因。油菜基因组中有与其发育过程相关的重要基因，如编码一种转录因子的dof基因，该基因在植物早期生长阶段可能参与细胞增殖和干细胞分化。已在玉米(zmdof1)中鉴定出第一个与手指(dof)结合的dna转录因子，并显示其参与碳代谢相关基因的光响应和转录调节。dof tfs是植物特异性的，其特征在于一个特定的锌指结构域，包含一个50个氨基酸的保守区域，具有c2-c2指结构，与一个碱性区域相关，该区域特异性结合具有5'的dna序列-(a/t)aaag-3'核心。迄今为止，在裸子植物和低等植物中发现了八到九个dof tf基因。在被子植物中平均发现30个dof基因，其中，水稻(oryza sativa)中有30个dof基因，拟南芥中有36个dof基因，番茄中有37个dof基因，杨树中有41个dof基因。近期研究发现，dof蛋白与植物的光应答、光敏复合物、防御反应、种子发育及发芽，调控保卫细胞特异基因，响应生长素及赤霉素通路等有关。

2、随着石油资源逐渐耗竭、温室气体排放加剧、全球变暖日渐严重，生物燃料的生产逐渐受到了世人的广泛关注。丁醇作为一种可代替化石燃料的c4有机新能源，相较于乙醇具有热值辛烷值高，与汽油混合性好，且便于管道输送等优势。因此，利用微生物进行丙酮-丁醇乙醇(acetone-butanol-ethanol，abe)发酵生产生物燃料具有广阔的应用前景。传统的abe发酵原料为玉米或糖蜜，原料成本占总生产成本的30％以上，是导致丁醇价格居高不下的主要原因。糖蜜是制糖业的副产品，富含蔗糖并含有棉子糖、葡萄糖和果糖等其他糖类。α-半乳糖苷酶(ec.3.2.1.22)催化低聚半乳糖(蜜二糖、棉子糖和水苏糖)和复合半乳甘露聚糖中半乳糖残基的α-(1,6)键的水解。α-半乳糖苷酶具有重要的应用，主要用于食品工业，但也用于制药和生物能源领域。然而，酶的成本限制了大多数这些应用的盈利能力。使用廉价的子产品，如糖蜜，作为生产α-半乳糖苷酶的底物，降低了生产成本并有助于绿色经济。本发明基于vdof1过表达油菜富含果糖在内的总糖，角果皮有肉眼可见“糖霜”的特征，可以将vdof1油菜开发成为未来食品，作为制药和生物能源领域产业链的上游原料“糖蜜”的新来源，更进一步降低生产成本，丰富油菜产业布局，增加农业产业化龙头企业和新时代职业农民的收入。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明提供了一种油菜dof1类转录因子bnvdof1蛋白及其编码基因与应用，bnvdof1具有调控植物叶片的维管形态建成的作用，且在油菜过表达中角果皮果糖含量明显高于野生型，角果后期积累大量呈“糖霜”状晶体。

2、为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、bnvdof1蛋白或其编码基因的应用，包括下述任一种应用：

4、1)调控植物叶片的维管形态建成；

5、2)调控植物角果果皮中糖转运析出；

6、3)调控植物角果的总糖含量；

7、所述bnvdof1蛋白的氨基酸序列如seq id no.1所示，其编码基因的核苷酸序列如seq id no.2所示。

8、进一步地，所述的植物包括油菜、拟南芥或水稻。

9、一种提高油菜角果总糖含量或促进角果果皮中糖转运析出的方法：包括在油菜中过量表达氨基酸序列如seq id no.1所示bnvdof1蛋白。

10、一种促进植物叶片维管形态建成的方法：包括在植物中过量表达核苷酸序列如seq id no.2所示的bnvdof1蛋白。进一步地，所述的植物1包括拟南芥、油菜及水稻。

11、与现有技术相比，本发明具有以下优点及有益效果：

12、本发明提供的油菜转录因子bnvdof1蛋白具有促进植物叶片维管形态建成的功能，可以促进角果皮析出糖霜，提高角果含糖量，促进角果果皮中糖转运析出，可以应用于开发“糖蜜”新品系。所述油菜基因bnvdof1编码的蛋白不仅能在蛋白层面与自噬途径关键蛋白atg8互作，而且能够结合并激活细胞中atg8基因的启动子，促进atg8基因的转录。

技术特征：

1.bnvdof1蛋白或其编码基因的应用，其特征在于，包括下述任一种应用：

2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述的植物包括油菜、拟南芥或水稻。

3.一种提高油菜角果总糖含量或促进角果果皮中糖转运析出的方法，其特征在于，在油菜中过量表达如权利要求1所述的bnvdof1蛋白。

4.一种促进植物叶片维管形态建成的方法，其特征在于，在植物中过量表达权利要求1所述的bnvdof1蛋白。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述的植物包括拟南芥、油菜及水稻。

技术总结
本发明属于植物基因工程技术领域，具体公开了BnVDof1及其编码基因在油菜叶片维管形态建成中的应用。实验证实，本发明的BnVDof1过表达转基因植物具有具有维管密度增加表型，且在油菜过表达品系角果皮中果糖含量明显高于野生型，特别的是从角果皮析出呈“糖霜”状晶体。通过分子机理探究，发现转录因子BnVDof1在蛋白层面能够与自噬核心蛋白Atg8互作且能在转录层面结合Atg8启动子，能够提高逆境胁迫下植物稳态。

技术研发人员：华玮,匡琛,朱晓义,孙兴超,刘军,陈杰茹
受保护的技术使用者：中国农业科学院油料作物研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12