[发明专利]硫苷转运相关的甘蓝型油菜BnaA09.GTR2基因及其应用

说明书

本发明公开了硫苷转运相关的甘蓝型油菜BnaA09.GTR2基因及其应用，利用CRISPR/Cas9基因编辑技术对异源四倍体甘蓝型油菜中硫苷转运基因BnaA09.GTR2进行编辑，获得了BnaA09.GTR2基因的纯合突变体，所述BnaA09.GTR2基因敲除突变体成熟种子中总硫苷含量显著降低，证明BnaA09.GTR2基因在硫苷从合成部位向种子转运的过程中发挥功能。能够用于油菜种子硫苷性状的改良，为甘蓝型油菜种子低硫苷性状的改良开发提供了理论依据，为以低硫苷性状改良为目标的油菜育种工作提供了一种新的途径。

技术领域

本发明涉及油菜分子育种技术领域，特别涉及一种硫苷转运相关的甘蓝型油菜BnaA09.GTR2基因及其应用。

背景技术

油菜(Brassica napus)是十字花科芸薹属植物中的一种重要的油料作物，是世界范围内广泛种植的主要油料作物，也是我国唯一的冬季油料作物。因此，国家把发展油菜生产作为保证食用油安全供应的重点，具有重要的现实意义。我国甘蓝型油菜由于具有抗病、产量高、适应性广、耐逆行性强等特点，成为主要栽培品种。油菜增产主要通过提高单位面积菜籽产量、提高菜籽含油量和扩大种植面积三种途径。油菜育种工作者现在的主要目标是努力提高含油量、产量和品质。

硫代葡萄糖苷(硫苷)是一类含氮、硫的植物次生代谢产物。油菜菜籽榨油后的饼粕含丰富的蛋白质，是良好的天然动物饲料。然而硫苷在甘蓝型油菜籽粒中却是一种有害成分，用含有高硫苷及其水解产物的油菜饼粕去饲养禽畜，会对禽畜造成毒害，所以油菜籽粒中硫苷含量的高低决定了油菜饼粕作为饲料的价值。

一方面，降低油菜籽粒中硫苷含量是改良菜籽油品质的重要育种目标之一。另一方面，硫苷的水解产物在油菜营养体中却可以对油菜起保护作用。因此，低硫苷油菜自身的抗虫抗病性随着籽粒硫苷含量的下降也显著的降低，不利于双低油菜的推广和应用。通过遗传育种的方法，培育出高叶片硫苷但低籽粒硫苷含量的材料，具有重要的现实意义。

植物中硫苷的合成与积累部位并不一致，硫苷首先在嫩叶中大量积累，随着叶片逐渐老化，其硫苷含量下降，种子中的硫苷开始积累。研究表明拟南芥GTR1和GTR2基因在介导硫苷的这种长距离运输过程中起着重要作用。在GTR1和GTR2双突变体中，种子中的硫苷几乎完全消失，而在叶片中积累10倍以上。因此，阻断硫苷从合成部位往种子中运输，对降低种子中硫苷含量、提高植物抗虫抗病性具有重要作用。Nour-Eldin等成功将硫苷转运基因突变的gtr功能丧失表型从模式植物转移到芸苔属作物中，即通过对白菜中7个GTR同源基因中的一个(BrGTR2A2)和芥菜中12个GTR同源基因中的4个(Bj2A1/2A2/2B1/2B2)进行突变，分别使白菜和芥菜种子中的硫苷含量分别降低60-70％。从而证明这种“转运工程(transport engineering)”方法可广泛应用于降低其他油料作物(如异源四倍体油菜)种子硫代葡萄糖苷含量。因此，鉴定油菜GTR同源基因中负责硫苷往种子中转运的关键转运子，对甘蓝型油菜种子硫苷含量性状进行进一步研究，提高菜籽油品质，培育出高叶片硫苷但低籽粒硫苷含量的材料，具有重要意义，同时为揭示甘蓝型油菜中硫苷含量遗传机理和分子机制奠定基础。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提出了一种硫苷转运相关的甘蓝型油菜BnaA09.GTR2基因及其应用，利用CRISPR/Cas9基因编辑技术对异源四倍体甘蓝型油菜中硫苷转运基因BnaA09.GTR2进行编辑，获得了BnaA09.GTR2基因的纯合突变体，所述BnaA09.GTR2基因敲除突变体成熟种子中总硫苷含量显著降低，证明BnaA09.GTR2基因是调控硫苷从合成部位转运到种子中的重要基因。

本发明提供硫苷转运相关的甘蓝型油菜BnaA09.GTR2基因，所述BnaA09.GTR2基因的基因组区的核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示。

本发明还提供硫苷转运相关的甘蓝型油菜BnaA09.GTR2基因，所述BnaA09.GTR2基因的编码区的核苷酸序列如SEQ ID NO.2所示。