大豆7S贮藏蛋白基因RNAi表达调控及特异种质创新

大豆种子中含有丰富的蛋白质和脂肪，种子贮藏蛋白包括2S、7S、11S组份。7S球蛋白主要由α′、α和β亚基组成，含有大豆主要营养抑制因子大豆脂肪氧化酶和凝集素，降低了大豆蛋白的营养价值。关于大豆7S贮藏蛋白基因表达调控的研究报道主要集中在转录水平上，而对转录后的表达调控报道还较少；关于对大豆凝集素、脂肪氧化酶的遗传改良技术主要是利用回交育种方法，育种周期长、品种资源有限，而且对2种以上的性状同时进行改良非常困难。因此，本项目利用RNAi技术对大豆7S贮藏蛋白基因的表达进行调控，改良大豆贮藏蛋白的组成，研究其作用机理及RNAi后代群体的遗传变异规律和遗传稳定性，并且探讨利用RNAi对2个目标性状同时进行改良的可行性，以期利用RNAi技术降低大豆凝集素、脂肪氧化酶的活性和含量，提高11S/7S比值，改良大豆品质、创新大豆优良种质。取得的主要成果如下：. 利用PCR技术分别克隆得到大豆籽粒特异启动子、大豆脂肪氧化酶、凝集素、α′和β亚基5个基因的片段；根据RNAi技术原理，分别构建成籽粒特异表达的大豆脂肪氧化酶、凝集素、α′和β亚基基因的4个单价RNAi高效植物表达载体和1个大豆凝集素、脂肪氧化酶基因双价RNAi高效表达载体；分别对5个RNAi载体进行遗传转化和功能验证，转基因T1-3代植株的检测和鉴定结果表明应用RNAi技术有效的抑制了大豆籽粒中目标7S贮藏蛋白基因（脂肪氧化酶、凝集素、α′和β亚基基因）的表达，显著降低脂肪氧化酶和凝集素活性，降低幅度达50%～60%以上，并且RNAi改良性状能够稳定遗传。此外实验结果表明双价RNAi表达载体的转化技术同时抑制了脂肪氧化酶和凝集素基因的表达，实现了对2个目标性状同时进行改良，并提高了大豆油份含量。对转化后代进行选择和培育，选育出低凝集素、低脂氧酶、高油大豆新种质14份，含油量达到了24%以上，有6份材料进入国家转基因中间试验。因此，本研究以RNAi技术为基础，建立了一种大豆营养品质快速改良的新途径，发表SCI论文2篇，国内核心期刊文章5篇，申报国家发明专利2项，获得授权专利1项；培养博士研究生1名，硕士研究生4名。