蛋白质或其编码基因在调控植物脂质生物合成中的应用

本发明涉及生物，特别是涉及蛋白质或其编码基因在调控植物脂质生物合成中的应用。

背景技术：

1、在现代农业生产中，玉米(zea mays)是全球最重要的粮食和饲料作物。脂质是构成所有生物细胞膜的基本组成分子，对于维持细胞结构完整性和调节细胞功能起着至关重要的作用。在植物体中，脂质不仅是细胞膜的主要成分，也是能量储存和植物代谢的关键物质。

2、脂质生物合成途径主要包括脂肪酸的合成和脂质的组装等过程。在这一系列复杂的生物化学反应中，脂肪酸合酶催化产生长链脂肪酸，随后这些脂肪酸通过一系列酶促反应被转化为不同种类的脂质，如三酰甘油、磷脂和甾醇等。这些过程受到多种酶和调控因子的精确调控，以确保脂质合成的效率和产物的质量。

3、从1896年开始的伊利诺伊的长期选择实验，是高等植物中最长的连续遗传学实验。美国伊利诺伊州长期选择实验中引人注目的观察结果是，可能由于淀粉合成在能量上比脂质合成更高效，玉米籽粒产量和淀粉含量与脂质含量呈负相关。在伊利诺伊州高油群体和alexho合成群体中，随着籽粒含油量的提高，胚占籽粒的比例增加的同时导致籽粒减小。一项玉米籽粒质地的研究结果表明，主要以三酰甘油组成的非淀粉脂质在淀粉胚乳中的积累远高于玻璃质胚乳。因此，合理降低脂质的含量，有助于提高玉米籽粒的产量和硬度，具有广泛的应用前景。

4、然而，在玉米中脂质生物合成途径的调控因子仍缺乏相关研究。本发明拟通过研究植物籽粒中脂质合成的调控因子及其调控机制，为提高玉米籽粒的产量和硬度提供理论基础和实践指导。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供蛋白质或其编码基因在调控植物脂质生物合成中的应用，以解决上述现有技术存在的问题。本发明研究发现zmnac128和zmnac130蛋白及其编码基因可用于调控脂质生物合成，在提高植物如玉米的含油量方面具有重大的应用推广价值。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、本发明提供蛋白质或其编码基因在调控植物脂质生物合成中的应用，所述蛋白质为以下(a1)-(a4)任一项所示的蛋白质：

4、(a1)zmnac128蛋白和/或zmnac130蛋白；所述zmnac128蛋白的氨基酸序列如seqid no.1所示；所述zmnac130蛋白的氨基酸序列如seq id no.2所示；

5、(a2)将氨基酸序列如seq id no.1和/或seq id no.2所示蛋白质经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加，且具有相同功能的蛋白质；

6、(a3)与(a1)或(a2)所示的蛋白质的氨基酸序列具有80％以上同一性，且具有相同功能的蛋白质；

7、(a4)在(a1)-(a3)中任一所示的蛋白质的末端连接标签后得到的融合蛋白。

8、进一步地，所述植物脂质为植物籽粒三酰甘油。

9、进一步地，所述植物为玉米。

10、进一步地，所述zmnac128蛋白的编码基因的核苷酸序列如seq id no.3所示；所述zmnac130蛋白的编码基因的核苷酸序列如seq id no.4所示。

11、本发明还提供zmnac128蛋白和zmnac130蛋白的应用，所述应用为在调控植物脂质生物合成中的应用；

12、所述zmnac128蛋白为将氨基酸序列如seq id no.1所示的蛋白质的第83位的苯丙氨酸残基突变为亮氨酸残基，缺失第84位的酪氨酸，后续氨基酸全部发生移码突变而得到的蛋白质；所述zmnac130蛋白为使氨基酸序列如seq id no.2所示蛋白质的第83位酪氨酸残基和第84位谷氨酰胺残基缺失，第85位的赖氨酸残基突变为精氨酸残基，后续氨基酸全部发生移码突变而得到的蛋白质。

13、本发明还提供生物材料的应用，所述应用为在调控植物脂质生物合成中的应用；

14、所述相关生物材料为以下(b1)-(b3)中的任一项：

15、(b1)编码所述zmnac128蛋白的基因和编码所述zmnac130蛋白的基因；

16、(b2)敲除zmnac128基因的载体和敲除zmnac130基因的载体；

17、(b3)含有所述敲除zmnac128基因的微生物菌株和含有所述敲除zmnac130基因的载体的微生物菌株；

18、所述zmnac128基因的核苷酸序列如seq id no.3所示；所述zmnac130基因的核苷酸序列如seq id no.4所示。

19、进一步地，所述植物脂质为植物籽粒三酰甘油。

20、进一步地，所述植物为玉米。

21、本发明还提供一种降低玉米籽粒三酰甘油含量的方法，包括以下步骤：

22、将玉米zmnac128基因敲除构建得到zmnac128基因敲除植株；

23、将玉米zmnac130基因敲除构建得到zmnac130基因敲除植株；

24、将所述zmnac128基因敲除植株和所述zmnac130基因敲除植株杂交，得到双突变材料，即为籽粒低三酰甘油含量的玉米植株；

25、所述zmnac128基因的核苷酸序列如seq id no.3所示；所述zmnac130基因的核苷酸序列如seq id no.4所示。

26、本发明公开了以下技术效果：

27、本发明证明zmnac128和zmnac130蛋白通过激活脂质生物合成相关基因lpp1、dgatii1、dgatii2的表达，调控脂质生物合成。zmnac128和zmnac130基因突变可导致籽粒三酰甘油含量减少。因此，本发明提供的zmnac128和zmnac130蛋白、zmnac128和zmnac130蛋白及其相关生物材料可用于调控脂质生物合成，在提高植物(如玉米)的含油量、产量和籽粒硬度方面具有重大的应用推广价值。

技术特征：

1.蛋白质或其编码基因在调控植物脂质生物合成中的应用，其特征在于，所述蛋白质为以下(a1)-(a4)任一项所示的蛋白质：

2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述植物脂质为植物籽粒三酰甘油。

3.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述植物为玉米。

4.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述zmnac128蛋白的编码基因的核苷酸序列如seq id no.3所示；所述zmnac130蛋白的编码基因的核苷酸序列如seq idno.4所示。

5.zmnac128蛋白和zmnac130蛋白的应用，其特征在于，所述应用为在调控植物脂质生物合成中的应用；

6.生物材料的应用，其特征在于，所述应用为在调控植物脂质生物合成中的应用；

7.根据权利要求5或6所述的应用，其特征在于，所述植物脂质为植物籽粒三酰甘油。

8.根据权利要求5或6所述的应用，其特征在于，所述植物为玉米。

9.一种降低玉米籽粒三酰甘油含量的方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结
本发明公开了蛋白质或其编码基因在调控植物脂质生物合成中的应用，涉及生物技术领域。该ZmNAC128蛋白的氨基酸序列如SEQ ID NO.1所示；该ZmNAC130蛋白的氨基酸序列如SEQ ID NO.2所示。本发明证明ZmNAC128和ZmNAC130蛋白通过激活脂质生物合成相关基因LPP1、DGATII1、DGATII2的表达，调控脂质生物合成。ZmNAC128和ZmNAC130基因突变可导致籽粒三酰甘油含量减少。因此，本发明提供的ZmNAC128和ZmNAC130蛋白及其相关生物材料可用于调控脂质生物合成，在提高植物的含油量方面具有重大的应用推广价值。

技术研发人员：宋任涛,宋腾,马泽阳,叶建荣
受保护的技术使用者：中国农业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/8/20