本技术涉及转录因子BnaMYB52及其编码基因在油菜种子含油量和木质素含量调控中的应用。转录因子BnaMYB52的氨基酸序列详细展示于SEQ ID NO.5,提供了一种新的调控油菜品质的方法。
背景技术
油菜饼粕中富含甲硫氨酸、半胱氨酸以及抗氧化性物质,是一种优质的动物饲料。木质素作为一种抗营养物质,它的存在降低了菜籽饼粕对动物的营养价值。因此研究影响油脂和木质素合成的功能基因,可进一步提高油菜含油量和改良饼粕品质,增加油菜种植效益。
拟南芥基因组中含有126个R2R3-MYB成员,可以聚类成25个亚组,其中 MYB52
聚类到S21亚组, MYB52
与 MYB54
亲缘关系最近(Dubos et al 2010)。前人研究表明,拟南芥中MYB52与ERF4存在相互作用(蛋白质水平),竞争性结合 PMEI6,PMEI14
和 SBT1.7
的启动子,进而调节种皮粘液的形成(Shi et al 2018, Ding et al 2021)。另一项研究显示,将巴西橡胶树 HbMYB52
基因在拟南芥中进行超表达,茎秆中次生壁的形成受到影响(仇键 et al2016)。此外, MYB52
基因也参与多种逆境的调控,用ABA、低温(4℃)、氯化钠和PEG分别处理大豆根部,大豆中 GmMYB52
的表达量发生显著的改变,表明大豆中 MYB52
参与非生物逆境的响应(许玲 et al 2017)。根据甘蓝型油菜基因组公布的数据库(http://cbi.hzau.edu.cn/bnapus/)进行Blast分析,甘蓝型油菜基因组中存在四个 MYB52
的同源基因,分别位于A09(BnaA09G0615900ZS)、A08(BnaA08G0259100ZS)和C08(BnaC08G0471400ZS和BnaC08G0242900ZS)染色体上。利用甘蓝型油菜中双11号的转录组数据库(http://yanglab.hzau.edu.cn/)进行分析,BnaA09G0615900ZS和BnaC08G0471400ZS在开花30天以后的角果皮和茎秆中表达量较高;而BnaA08G0259100ZS和BnaC08G0242900ZS只在茎秆中表达量较高。这表明油菜中 MYB52
同源基因可能存在功能分化。
本课题组前期利用油菜关联群体的种子皮壳率进行关联分析,在A09染色体上鉴定到一个皮壳率QTL(皮壳率与含油量呈显著的负相关),通过对候选基因进行综合分析,将 MYB52
作为重要的候选基因。针对油菜中 MYB52
基因功能研究方面,前人进行了一项研究,于芮芦(2022)在拟南芥myb52突变体中超表达油菜中 MYB52
基因能够恢复突变体种子表皮粘液到野生型水平,同时影响种子的发芽率,但此研究未在油菜中对 MYB52
进行功能研究,且对种子含油量没有进行测量分析。综上所述, MYB52
参与种皮粘液、次生壁发育、纤维组分、皮壳率、逆境响应等多个重要生物学过程,但其遗传和分子机制有待深入研究。
本发明克隆了油菜 BnaMYB52
基因,用 35S
启动子启动 BnaMYB52
基因的高表达,获得含油量显著降低和木质素含量显著增加的油菜种子。同时,利用CRISPR/Cas9技术创建 BnaMYB52
基因的突变体,获得的含油量显著增加和木质素含量显著降低的油菜种子。该结果表明 BnaMYB52
基因在调控油菜种子含油量积累和木质素合成过程中发挥重要作用,在创建油菜高含油量和高品质饼粕种质方面具有重要的应用前景。
实现思路