[发明专利]一种花生FUS3转录因子基因及其编码蛋白与应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种花生FUS3转录因子基因及其编码蛋白与应用，属于生物技术技术领域。

背景技术

花生（Arachis hypogaea L.）是我国重要的油料作物，我国是全球最大的花生生产国和出口国，占世界花生总产量的30%以上。我国花生产量占油料作物总产的50%，而50%的花生用于榨油，但目前花生主产区的品种中只有少数含油量超过55%，30%的品种含油量低于50%。花生产业的发展对我国国民经济的发展和粮油安全具有重要的战略意义。提高花生含油量可以大大降低花生油加工企业的成本，增加农民收入，具有巨大的经济效益和社会效益。

植物脂肪酸和油脂合成途径已经有了深入的研究。首先脂肪酸合成的前体乙酰-CoA在乙酰-CoA羧化酶的作用下合成丙二酰-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，进一步合成16至18碳的饱和脂肪酸。饱和脂肪酸可在去饱和酶的作用下形成不饱和脂肪酸，包括棕榈油酸和油酸等单不饱和脂肪酸及亚油酸和亚麻酸等长链多聚不饱和脂肪酸。这些脂肪酸在内质网上通过不同酰基转移酶的作用组装成三酰甘油(triacylglycerol,TAG)，TAG最终储存在细胞的油体中。

改造脂肪酸合成和三酰甘油组装酶系能够在一定程度上增加油脂的合成，改变脂肪酸的组成，但利用这种方法提高油料作物种子含油量的成功范例非常有限。近年来随着模式植物功能基因组学的发展和突变体库的构建，植物种子发育过程的分子机制逐渐被阐明，对影响种子发育的转录因子研究正在揭示这些问题，这对怎样整体提高植物种子中油脂的转化效率具有重要意义。

研究表明，影响种子发育的系列转录因子同时影响着种子中油份和蛋白的积累。LEC1(LEAFY COTYLEDON1)，LEC2(LEAFY COTYLEDON2)，ABI3(ABA insensitive3)以及FUS3(FUSCA3)等转录因子都是种子发育过程以及物质积累的关键调控因子，他们控制着植物发育的多项生物过程。

FUS3属于植物特有的B3转录因子家族，B3家族由多个基因组成，这些基因形成了一个网络，调控ABA、GA以及生长素的生物合成与代谢以及信号通路，与种子过程发育密切相关。拟南芥中的B3家族又可分为AFL(ABI3、FUS3、LEC2)和VAL等多个亚族，AFL亚族的基因促进胚胎发生和成熟过程，而VAL亚族则抑制胚胎的发生(Suzuki M and McCarty DR(2008)Functional symmetry of the B3 network controlling seed development.Current Opinion in Plant Biology,11:548-553.)。拟南芥FUS3基因的突变体，对ABA的作用不敏感，无法在胚的成熟期建立休眠和种子脱水机制，其子叶具有叶原基的特点，未成熟胚具有萌发潜力，在种子脱水前即产生叶原基(Keith K,Kraml M,Dengler NG,and McCourt P(1994)Fusca3:A hetetachmnic mutation affecting late embryo development in Arabidopsis.Plant Cell,6:589-600.)。异位表达FUS3可以促进脂肪酸生物合成相关基因的表达(Wang H,Guo J,Lambert K and Lin Y(2007).Developmental control of Arabidopsis seed oil biosynthesis.Planta 226,773-783.)，而对LEC2的诱导表达可促进叶子中储藏油的积累(Mendoza MS,Dubreucq B,Miquel M,Caboche M and Lepiniec L(2005).LEAFY COTYLEDON 2activation is sufficient to trigger the accumulation of oil and seed specific mRNAs in Arabidopsis leaves.FEBS Lett579,4666-4670.)，这是因为LEC2间接调控了FUS3等基因的表达引起的。在调控种子油脂合成的复杂网络中LEC1、LEC2、FUS3和ABI3都起着重要的作用，其中FUS3位于LEC基因的下游，起到承上启下的作用，这些转录因子均受到植物激素(生长素、脱落酸、赤霉素)的影响，同时调控下游的WRI1、ABI5和AGL15等转录因子(Mendoza MS,Dubreucq B,Baud S,Parcy F,Caboche M and Lepiniec L(2008).Deciphering gene regulatory networks that control seed development and maturation in Arabidopsis.Plant J54,608-620.)。