[发明专利]NF-YA1蛋白及其编码基因在培育脂肪酸含量提高的植物中的应用

说明书

技术领域

本发明涉及生物技术领域，尤其涉及一种NF-YA1蛋白及其编码基因在培育脂肪酸含量提高的植物中的应用。

背景技术

脂肪酸是生物体内主要的能量储存形式，其主要衍生物甘油三脂(triacylglycerol，TAG)可在动物的脂肪组织、植物种子或果实中大量储藏。其中，植物油作为食用油和一种重要的可再生能源物质而备受关注。甘油三脂是脂肪酸和甘油化合而成的天然高分子化合物。甘油三脂合成的过程包括脂肪酸在质体中的从头合成过程、在内质网中的修饰过程和甘油三脂的组装过程。在植物体内，脂肪酸的从头合成(FAS)是在质体内进行的。脂肪酸合成的前体是乙酰CoA(acetyl-CoA)。它首先在乙酰CoA羧化酶(acetyl coenzyme A carboxylase，ACCase)作用下合成丙二酰CoA(malonyl-CoA)，然后脂肪酸合成酶以丙二酰CoA为底物进行连续的聚合反应，以每次循环增加两个碳的频率合成酰基碳链，最后合成16至18碳的饱和脂肪酸。在质体内合成的游离脂肪酸被活化后运输到内质网，进行进一步的修饰(去饱和，脱氢，延长等)，最后形成甘油脂和膜脂。植物种子中TAG的生物合成是在内质网中进行的。TAG合成的前体是甘油-3-磷酸和脂酰CoA，合成的过程共需要三种酰基转移酶和一种磷酸水解酶，分别是甘油-3-磷酸酰基转移酶(GPAT)，溶血磷脂酸酰基转移酶(LPAT)，二脂酰甘油酰基转移酶(DGAT)和磷脂磷酸水解酶(PAPase)(Barron等，Biochim Biophys Acta，60：329-337)。TAG的极性很低，因此能够使油脂在脂肪体内不断积累。

目前，已发现的参与植物脂肪酸代谢调控的转录因子有WRI1、LEC1、FUS3和LEC2等(Focks等，1998，Plant Physiology，18：91-101；Santos Mendoza等，2005，FEBS Letter，579：4666-4670；Wang等，2007，Planta，226：773-783；Mu等，2008，Plant Physiology，148：1042-1054)。其中，WRI1编码一个AP2/EREB转录因子蛋白，它可能是植物体内由蔗糖向TAG转化的一个关键的调节因子(Cernac等，2004，Plant Journal，40：575-585)。LEC1属于能结合启动子中顺式作用元件CCAAT盒的一类转录因子，调控胚胎的发生与种子成熟，同时可能对胚胎形成过程中胚胎储存物的积累进行调控(Lotan等，1998，Cell，1998，93(7)：1195-1205；To等，2006，The Plant Cell，18(7)：1642-1651)。过量表达LEC1能大幅度增加转基因拟南芥幼苗中的脂肪酸含量(Mu等，2008，Plant Physiology，148：1042-1054)。FUS3和LEC2都是编码了一个B3家族的转录因子，它们都是胚胎发育过程中的重要调控基因(Reidt等，2000，Plant Journal，21：401-408；Stone等，2001，Proc Natl Acad Sci 98：11806-11811)。fus3和lec2突变体的种子中，油脂含量都显著降低(Wang等，2007，Planta，226：773-783；Santos Mendoza等，2008，Plant Journal，54：608-620)；过量表达FUS3和LEC2，都能使转基因植物体内的油脂含量增加(Santos Mendoza等，2005，FEBS Letter，579：4666-4670；Wang等，2007，Planta，226：773-783)。上述研究表明，在植物种子成熟过程中油脂积累的调控很大程度上是依赖胚胎发生过程中的重要调控因子来调控的。