[发明专利]油菜α-6微管蛋白基因在提高油菜产量中的应用

说明书

本发明属于植物基因工程领域，具体涉及油菜α‑6微管蛋白基因在提高油菜产量中的应用，所述的油菜BnaTUA6基因的核苷酸序列为SEQ ID NO:1所示，其编码蛋白为SEQ ID NO:2所示，通过将该基因在拟南芥中进行过量表达，发现此转基因株系粒重和种子大小显著增加，而每角粒数无显著变化，为最终产量的提高提供保证，因此本发明在油菜等作物高产育种中有很好的应用前景。

技术领域

本发明属于植物基因工程领域，更具体涉及油菜α-6微管蛋白基因在提高油菜产量中的应用。

背景技术

在植物生活史中，种子大小是一个重要的适应性性状。种子的散布、萌发、幼苗定居以及种群的分布格局皆与种子重量(大小)有关(Zhu et al.,2012；Zhao et al.,2013)。在植物的性状中，种子大小处于中心地位，是植物生活史的一个核心特征。而驯化作为一种特殊的选择方式，在很多作物的栽培过程中发挥重要的作用，控制着重要农艺性状的许多基因发生变异。种子重量(大小)是作物驯化和人工育种的目标性状之一(Harlan et al.,1973)。

粒重作为油菜产量的三个构成因子之一，对最终产量的形成有着重要的作用。虽然油菜产量的三个构成因子(全株角果数、每角粒数和千粒重)之间呈现不同程度的负相关，但其相关系数往往不是很大(Gupta et al.,2006)，这意味着可以通过提高单个产量构成因子(如千粒重)来增加最终的产量。近20年中国冬油菜区域汇总资料显示，近年来产量的增加主要归功于粒重的增加，其次是每角粒数(祝利霞等，2010)。2000-2009年双低油菜产量的提高，主要归功于单株结角数和千粒重的增加(俞琦英等，2010)。2001到2010年油菜产量增幅达11.12％，产量构成因子之一千粒重的增幅最大，达到7.10％，表明粒重的增加是这些年产量提高的主要原因(王健胜等，2012；张芳等，2012)。上述结果皆表明近年来中国油菜千粒重呈逐年增加趋势，并且产量的增加主要归功于千粒重的增加。多年来中国甘蓝型油菜区试品种千粒重一般不超过4g，而在油菜种质资源中千粒重最大可稳定在7.5g左右(Li et al.,2014)，因此粒重还具有很大的增长空间。

油菜粒重是典型的数量性状，表型连续分布且容易受到环境条件的影响，由众多数量性状位点(quantitative trait loci，QTL)控制。随着分子标记技术的发展，利用连锁或关联分析的方法目前已定位了一百多个油菜粒重的QTL(Bailey-Wilson et al.,2005；Quijada et al.,2006；Udall et al.,2006；易斌等,2006；Radoev et al.,2008；Shi etal.,2009；Basunanda et al.,2010a,b；Fan et al.,2010；王峰等,2010；Zhang et al.,2011；Yang et al.,2012；朱恒星等,2012；Li et al.,2014；Qi et al.,2014)。这些粒重QTL在甘蓝型油菜所有19个染色体上都有分布，将其中连锁标记序列信息已知的整合到基因组物理图谱上就有134个(Zhou et al.,2014)，而且只在A7(Basunanda et al.,2010；Fan et al.,2010；Shi et al.,2009)和A9(Li et al.,2014；Qi et al.,2014；Yang etal.,2012；朱恒星等,2012)染色体上检测到了少数几个主效QTL。这极有力地说明了油菜粒重是多基因控制的数量性状，遗传基础十分复杂。

随着功能基因组学的相继开展，通过突变体分析、图位克隆、基因表达分析和功能验证等方法在主要农作物(主要是水稻)和模式植物(拟南芥)中已克隆了数十个影响种子重量(大小)的基因(李娜,2015)。截至目前，油菜中只有几个基因被证明和粒重有关，如BnaARF18(Liu et al.,2015)，BnaCYP78A9(Shi et al.,2019)。