[发明专利]超量表达甘蓝型油菜及其亲本物种的MYB43在改善植物株型及提高产量中的应用

说明书

本发明公开了超量表达甘蓝型油菜及其亲本物种的MYB43在改善植物株型及提高产量中的应用，甘蓝型油菜MYB43基因家族包括4个成员基因：BnMYB43‑1、BnMYB43‑2、BnMYB43‑3和BnMYB43‑4，亲本物种白菜、甘蓝各有2个成员基因：BrMYB43‑1、BrMYB43‑2、BoMYB43‑1和BoMYB43‑2，植物中过表达后植株根系变发达，根系更长，支根数更多，根冠比增加，植株略变高，茎秆变粗，单株有效分枝数增加，单株有效角果数增加，单株籽粒产量增加，抗折力和抗倒性也显著增加。本发明为MYB43在改进油菜、白菜、甘蓝等植物的株型、抗倒性及籽粒产量方面提供了一种新方法。

技术领域

本发明涉及基因工程技术领域，特别涉及超量表达甘蓝型油菜及其亲本物种的MYB43在改善植物株型及提高产量中的应用。

背景技术

株型是植物的重要性状，是茎发育的结果。由于Donald(1968)提出“理想株型”的作物育种模式，植物株型备受研究者的关注。合理的株型可以增加叶面积指数，提高光合作用效率和作物耐肥性，增加收获指数，从而提高作物的产量因子和籽粒产量，因此作物株型的遗传改良是作物高产的根本保障。株高、茎粗、有效分枝数、根长、支根数、根冠比等性状是株型的主要构成性状，单株产量与这些株型性状之间存在极显著的相关关系。此外，倒伏是作物生产中严重影响植株生育和产量的重要非生物逆境，倒伏指数与株高、茎粗、根长、支根数、根冠比等性状相关性极高，与株高呈正相关，与茎粗、根长、支根数、根冠比等呈负相关。因此，合适的株型能够同时提高作物的抗倒伏性、产量因子和籽粒产量，是作物获得高产、超高产的必要前提。

甘蓝型油菜(简称油菜，Brassica napus，2n＝38，AACC)属于十字花科芸薹属，是由同属的白菜(Brassica rapa，2n＝20，AA)与甘蓝(Brassica oleracea，2n＝18，CC)通过种间天然杂交和染色体组加倍而形成的异源四倍体物种。由于天然杂交及其随后的成种过程仅仅几千年时间，因此全基因组测序等研究已表明，油菜拥有两个亲本物种(白菜、甘蓝)的全套基因组之和，且与亲本物种在对应基因间的序列几乎一致或高度相似。油菜及其亲本物种白菜和甘蓝是世界性的重要油料、蔬菜、饲料和观赏植物。油菜主要分布在北美、欧洲和亚洲。它是世界上广泛种植的油料作物之一，占世界食物植物油的15％以上。油菜籽是仅次于大豆的第二大油料作物，全球人口数量越来越多，对食用油的需求也逐渐加大，所以通过传统育种和分子育种手段提高油菜的产量以及提高菜籽油的品质至关重要。在世界范围内，油菜、白菜、甘蓝等芸薹属乃至整个十字花科作物的生产中，受到多种生物和非生物性逆境胁迫的危害，其中倒伏发生普遍，危害巨大，常年造成油菜产量损失10％-50％。

MYB超家族转录因子，几乎参与了植物整个世代的生长发育和代谢的各个方面。主要参与了植物对生物和非生物胁迫的应答，在植物生长发育过程中调节植物细胞增殖分化、组织形态建成、器官发育等，以及调节植物代谢过程中各初生和次生代谢物质的含量和种类等。尽管大量的MYB转录因子已经从很多生物中被鉴定出来了，但是它们的功能尚未完全阐明，且还有很多MYB家族转录因子未被识别。

对于MYB43而言，目前在十字花目植物中的已有报道只涉及其少量的表达特征信息，在拟南芥中AtMYB43在发育的纤维中表达，且AtMYB43启动子能够被维管发育调控因子AtMYB46的结合。在十字花目以外的植物中，杨树PtrMYB152是拟南芥AtMYB43的同源基因，将其超量表达后茎秆木质部变厚，次生细胞壁加厚，木质素含量增加。

但迄今为止的整个植物界中，尚缺乏MYB43与株高、分枝、根系、株型、抗倒伏性、籽粒产量、植株抗病性等性状之间的关系的研究报道，更缺乏其分子育种应用方面的报道。对于包括拟南芥、油菜、白菜、甘蓝在内的十字花目植物的MYB43基因而言，连其转基因植物功能研究的报道也没有。

发明内容