本技术涉及植物分子生物技术,专注于油菜开花过程中的关键负调控转录因子BnMYB615。包括BnMYB615的克隆技术、基因过表达与敲除载体构建,以及在宿主中的应用。
背景技术
油菜是我国重要的油料作物,菜籽油占国产食用植物油的50%,是居民生活油脂重要来源。我国是世界油菜三大主产区之一,据国家统计局公布数据显示,2020年中国油菜籽产量为1402万吨,约占全球总产量的19%。我国同样是油菜籽消费大国,国内油菜生产已无法满足消费需求,大量的缺口只能依靠从国外进口。
在长江流域、陕西南部、河南南部和安徽南部等地区,稻油轮作是重要的农业耕种方式。在实际生产过程中,油菜茬口将直接影响下季作物的播种或移栽。目前,受气候特征、种植效益和品种更新迭代等因素影响,我国冬季油菜种植区存在油菜茬口与水稻种植衔接不恰等问题,造成冬季大量耕地撂荒。培育花期早、成熟早的早熟油菜品种,在一年两熟制地区可以为后茬作物的育苗和移栽提供充足的空间和时间,在一年三熟制地区可以为双季稻与冬油菜茬口冲突提供良好的解决方案,对稻油轮作区农业生产具有重要意义。
植物开花时间的调控受复杂的基因网络调控,其中包括光周期途径、春化途径、赤霉素途径、自主开花途径和年龄途径。对于以种子或果实为收获对象的作物,提前开花可以缩短其生育时期,使得作物能够在较短的时间内完成一轮生产,提高复种指数。此外,某些作物在缩短生育期后可以避免不良气候的影响,如冬油菜提前成熟可以躲避阴雨天气,提高产品质量。对于以营养器官为收获对象的作物,如苜蓿、菠菜等,推迟开花可以延长其生长季节,延长光合时间,从而获得更高的产量。
MYB家族转录因子是植物中成员数量庞大,功能复杂多样的一类重要基因,在开花调控方面,MYB家族转录因子可以通过调控其他开花相关基因来影响开花进程。在光周期途径中,MYB转录因子可以感知昼夜长短,并将光信号的变化传递给下游开花调控相关基因。在春化途径中,低温处理可使MYB转录因子与其他春化相关基因协同作用,解除植物开花抑制状态,为后续在适宜温度下的开花诱导奠定基础。
基因工程是调控作物开花时间和成熟期的重要手段。基因编辑是一种通过删除、插入或替换基因组的某个片段或特定碱基,使基因组发生特定变化的分子技术,目前以CRISPR-Cas9为代表的基因编辑技术已得到了长足发展。本发明所使用基因编辑技术参考刘耀光院士团队2015年发表在Molecular Plant 期刊上的文章《A Robust CRISPR/Cas9System for Convenient, High-Efficiency Multiplex Genome Editing in Monocotand Dicot Plants》。
实现思路