AtAIL1基因在提高作物含油量和亚油酸含量中的应用

本发明属于生物技术和作物基因工程领域，具体涉及atail1在提高作物亚油酸含量和种子或营养组织含油量中的应用。

背景技术：

1、植物油的主要成分为三酰甘油(triacylglycerol,tag)，是植物种子中重要的贮藏物质，为种子萌发和幼苗的形态建成提供合成底物和能量(kumar et al.2020)。植物油与人类生活息息相关，在食品和工业领域被广泛利用(jaworski and cahoon 2003)。植物油为人类提供能量和必须脂肪酸，除了在化工、化妆品和药品等工业领域中也具有广泛应用外(lin et al.2017)，也日益成为可再生生物材料和燃料的重要来源。到2030年，预计全球对植物油的需求量将翻一番(chapman and ohlrogge 2012)。随着人们对植物油的需求量不断增加，植物油的需求量与产量之间的差距逐年缩小，加上我国人均耕地面积和油料作物播种面积逐年减少等因素，提高油料作物种子含油量，对于保障粮油安全、增加农民收入、推动经济发展等方面都具有重要应用价值。人们在考虑提高种子含油量的同时也创建高叶片含油的植物。如在高生物量植物烟草中过表达dgat和诱导表达lec2在营养组织中增加了含油量(andrianov et al.2010)，提升了烟草作为能源植物的潜力。

2、植物油的营养、健康及其脂肪酸组成是人们长期关注的焦点话题之一。三酰甘油是由甘油骨架和不同种类脂肪酸组成的。其中以碳原子数:双键数(x:y)表示不同种类脂肪酸，如常见的作物种子中含量较高的棕榈酸(hexadecanoic acid,16:0)、硬脂酸(octadecanoic acid,18:0)、油酸(cis-δ9octadecenoic acid,18:1)、亚油酸(9,12-octadecadienoic acid,18:2)、亚麻酸(9,12,15-octadecatrienoic acid,18:3)、花生烯酸(cis-11-eicosenoicacid,20:1)等。不同脂肪酸由于不饱和程度可分为饱和脂肪酸(碳链上没有双键)、单不饱和脂肪酸(碳链上有一个双键)、多不饱和脂肪酸(碳链上有两个或两个以上的双键)。根据双健的位置及功能又将多不饱和脂肪酸分为ω-6系列和ω-3系列。其中亚油酸和花生四烯酸属于ω-6系列脂肪酸，亚麻酸、二十二六烯酸(dha,22:6)、二十碳五烯酸(epa,20:5)属于ω-3系列脂肪酸。

技术实现思路

1、基于发明人新的研究发现，本发明提供了atail1在提高作物中亚油酸或/和含油量中的应用，所述atail1基因序列如seq id no.1序列所示，或者，所述atail1基因编码的蛋白如seq id no.2序列所示。所述作物包括作物种子或/和营养组织。进一步，所述atail1基因通过上调lpat5促进作物含油量和亚油酸含量。

2、本发明同时提供了atail1基因在提高作物营养组织中三酰甘油含量的应用。进一步，所述atail1基因通过上调ole1，clo1和lpat5促进营养组织中三酰甘油的积累。

3、本发明还提供了含有上述的atail1基因的表达载体。进一步，所述表达载体为pha-atail1-dsred-pk7wg2d和xve-atail1--hygr-pmdc7，其中，pha为phaseolin启动子，xve为xve系统驱动启动子，dsred为荧光标记蛋白基因表达盒，hygr为潮霉素抗性筛选标记基因表达盒，pk7wg2d为表达载体骨架；

4、本发明同时提供了含有上述表达载体的大肠杆菌或农杆菌细胞。

5、本发明进一步提供了一种作物育种方法。所提供的育种方法是在作物种子或营养组织中高表达上述的atail1基因，以增加作物尤其是种子中的含油量或/和亚油酸含量或增加作物尤其是营养组织中三酰甘油的含量。

6、本发明在模式植物拟南芥野生型col-0和油料作物亚麻荠suneson品种中揭示了atail1在脂肪酸代谢和油脂积累中的功能。可以有效促进种子含油量、提高种子亚油酸含量，基于此，在实际应用中可以通过在种子中高表达atail1创建高油作物或高亚油酸作物。

7、本发明同时揭示了在作物营养组织中诱导表达atail1后可以提高营养组织中三酰甘油的含量，这对利用生物量大的绿色组织作为能源生产器具有重要价值。

8、本发明在培育富含亚油酸作物、高含油作物方面和生物量大的作物中具有重要应用价值。

技术特征：

1.atail1基因在提高作物中含油量中的应用，所述atail1基因序列如seq id no.1序列所示，或者，所述atail1基因编码的蛋白如seq id no.2序列所示。

2.atail1基因在提高作物中亚油酸含量的应用，所述atail1基因序列如seq id no.1序列所示，或者，所述atail1基因编码的蛋白如seq id no.2序列所示。

3.根据权利要求1或2所述的应用，其特征在于，所述作物包括作物种子或/和作物营养组织。

4.根据权利要求1或2所述的应用，其特征在于，atail1基因在作物种子中高表达后通过上调lpat5促进作物含油量或/和亚油酸含量。

5.atail1基因在提高作物营养组织中三酰甘油含量的应用，所述atail1基因序列如seq id no.1序列所示，或者，所述atail1基因编码的蛋白如seq id no.2序列所示。

6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，atail1基因在作物营养组织中诱导表达后通过上调ole1，clo1和lpat5促进三酰甘油的积累。

7.含有atail1基因的表达载体，所述atail1基因序列如seq id no.1序列所示，或者，所述atail1基因编码的蛋白如seq id no.2序列所示。

8.根据权利要求7所述的表达载体，其特征在于，所述表达载体为pha-atail1-dsred-pk7wg2d,其中pha为phaseolin启动子，dsred荧光标记蛋白基因表达盒，pk7wg2d为表达载体骨架。

9.根据权利要求7所述的表达载体，其特征在于，所述表达载体为xve-atail1--hygr-pmdc7，其中xve为xve系统驱动启动子，hygr为潮霉素抗性筛选标记基因表达盒，pmdc7为表达载体骨架。

10.含有权利要求7所述表达载体的大肠杆菌和农杆菌细胞。

11.一种作物育种方法，其特征在于，在作物中高表达atail1基因，所述atail1基因序列如seq id no.1序列所示，或者，所述atail1基因编码的蛋白如seq id no.2序列所示。

12.一种作物育种方法，其特征在于，在作物中诱导表达atail1基因，所述atail1基因序列如seq id no.1序列所示，或者，所述atail1基因编码的蛋白如seq id no.2序列所示。

技术总结
本发明属于生物技术和作物基因工程领域，具体公开了AtAIL1基因在提高作物含油量和亚油酸含量中的应用。本发明研究证明了AtAIL1可用于提高作物种子中亚油酸含量，以及提高作物种子或营养组织的含油量，同时可提高作物营养组织中的三酰甘油含量。本发明在培育富含亚油酸作物、高含油作物方面和生物量大的作物中具有重要应用价值。

技术研发人员：张猛,刘香伶
受保护的技术使用者：西北农林科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15