甘蓝型油菜LPATs基因克隆及其调控含油量及品质的分子机理
结题报告
批准号:
31671721
项目类别:
面上项目
资助金额:
65.0 万元
负责人:
栗茂腾
依托单位:
学科分类:
C1307.作物基因组及遗传学
结题年份:
2020
批准年份:
2016
项目状态:
已结题
项目参与者:
尹永泰、朝红波、梁语、郭亮星、陈登艳、张凯、侯大林
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中文摘要
油菜是中国乃至全球最重要油料作物之一,提高油菜种子含油量和改善品质是油菜研究的热点。发掘脂肪酸合成与积累方面的关键基因将有助于提高种子含油量和品质的研究。本课题依据前期含油量QTL定位结果,拟对QTL区间内候选基因溶血磷脂酸酰基转移酶基因(lysophosphatidic acid acyltransferase, LPAT)进行克隆及功能分析。根据甘蓝型油菜基因组物理图谱进行对应分析找到LPAT的基因并进行克隆;通过将LPAT在拟南芥和甘蓝型油菜超表达、以及通过CRISPR/Cas9在拟南芥或油菜LPAT基因进行敲除来研究LPAT对甘蓝型种子含油量及脂肪酸组分的影响;同时,对LPAT超表达株系和敲除株系进行转录组分析并对油脂代谢及其他物质代谢的关键基因进行表达差异分析,以探讨LPAT对油脂合成及脂肪酸积累的代谢通路影响,为解析LPAT影响油脂合成机理奠定基础。
英文摘要
Rapeseed is one of the most important oil crops in China and worldwide, improving the seed oil contents and quality was considered to be the most focused issues in the past decades. Exploring the key genes relative to the synthesis and accumulation of fatty acid will be helpful to the research of improving seed oil content and quality. In this study, lysophosphatidic acid acyltransferase genes as one of the candidate genes relative to oil content QTL location in Brassica napus will be cloned and analyzed. The gene sequence of LPATs will be found by matching the genetic linkage map with the physic map in B. napus. Seed specific over-expression vectors, and knockout vectors by using CRISPR/Cas9 will be applied to knockout LPAT genes in Arabidopsis and B. napus in order to investigate the effect of LPAT on oil contents and fatty acid composition in seeds. RNA-seq will be performed to characterize the expression profiles in the overexpression and defective lines. The expression levels of key genes in oil synthesis and fatty acid accumulation metabolic pathways both in overexpression and defective lines will be quantified and evaluated in order to explore the mechanism of oil synthesis and fatty acid accumulation.
提高含油量是当前油菜遗传育种的重要方向之一,项目执行期间,克隆得到了甘蓝型油菜含油量主效QTL区间的溶血磷脂酸酰基转移酶(Lysophosphatidic acid acyltransferase, LPAT)家族的LPAT2/5,并通过基因超表达和CRISPR/Cas9基因编辑获得了LPAT2/5转基因株系。结果显示超表达LPAT2和LPAT5均能提高含油量,但LPAT2超表达转基因株系提高的更高,其中BnLPAT2-A7超表达株系提高了19.7%;而CRISPR/Cas9敲除的Bnlpat2和Bnlpat5突变株系中种子含油量则下降明显,分别下降了32%和29%。对超表达株系和基因编辑株系的发育过程中种子进行了转录组分析,揭示了LPAT基因影响油脂合成和积累的分子机理。已发表了9篇学术论文,超额完成项目预定任务。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
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专利列表
Effective editing for lysophosphatidic acid acyltransferase 2/5 in allotetraploid rapeseed (Brassica napus L.) using CRISPR-Cas9 system
使用 CRISPR-Cas9 系统对异源四倍体油菜 (Brassica napus L.) 中的溶血磷脂酸酰基转移酶 2/5 进行有效编辑
DOI:10.1186/s13068-019-1567-8
发表时间:2019-09
期刊:BIOTECHNOLOGY FOR BIOFUELS
影响因子:6.3
作者:Zhang Kai;Nie Liluo;Cheng Qiqi;Yin Yongtai;Chen Kang;Qi Fuyu;Zou Dashan;Liu Haohao;Zhao Weiguo;Wang Baoshan;Li Maoteng
通讯作者:Li Maoteng
Synteny analysis of genes and distribution of loci controlling oil content and fatty acid profile based on QTL alignment map in Brassica napus.
基于QTL比对图的甘蓝型油菜基因及控制油含量和脂肪酸谱的位点分布的同线性分析
DOI:10.1186/s12864-017-4176-6
发表时间:2017-10-12
期刊:BMC genomics
影响因子:4.4
作者:Raboanatahiry N;Chao H;Guo L;Gan J;Xiang J;Yan M;Zhang L;Yu L;Li M
通讯作者:Li M
Progress in Genome Editing Technology and Its Application in Plants.
基因组编辑技术及其在植物中的应用进展
DOI:10.3389/fpls.2017.00177
发表时间:2017
期刊:Frontiers in plant science
影响因子:5.6
作者:Zhang K;Raboanatahiry N;Zhu B;Li M
通讯作者:Li M
Genetic dissection of harvest index and related traits through genome-wide quantitative trait locus mapping in Brassica napus L.
通过甘蓝型油菜全基因组数量性状基因座作图对收获指数和相关性状进行遗传解析。
DOI:10.1270/jsbbs.18115
发表时间:2019-01-01
期刊:BREEDING SCIENCE
影响因子:2.4
作者:Chao, Hongbo;Raboanatahiry, Nadia;Li, Maoteng
通讯作者:Li, Maoteng
Ultra-high α-linolenic acid accumulating developmental defective embryo was rescued by lysophosphatidic acid acyltransferase 2
溶血磷脂酸酰基转移酶2拯救了超高α-亚麻酸积累的发育缺陷胚胎
DOI:10.1111/tpj.14889
发表时间:2020-07-29
期刊:PLANT JOURNAL
影响因子:7.2
作者:Yin, Yongtai;Guo, Zhenyi;Li, Maoteng
通讯作者:Li, Maoteng
甘蓝型油菜含油量uqA9-12位点70kb区间的精细定位和候选基因功能分析
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    54万元
  • 批准年份:
    2022
  • 负责人:
    栗茂腾
  • 依托单位:
甘蓝型油菜种子发育过程中含油量动态QTL检测及阶段性油脂积累关键候选基因鉴定
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    58万元
  • 批准年份:
    2020
  • 负责人:
    栗茂腾
  • 依托单位:
甘蓝型油菜种子不同组织含油量无损三维检测及其形成的分子机理研究
  • 批准号:
    31871656
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万元
  • 批准年份:
    2018
  • 负责人:
    栗茂腾
  • 依托单位:
化学杂交剂SX-1诱导甘蓝型油菜雄性不育发生的网络解析
  • 批准号:
    31471532
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    92.0万元
  • 批准年份:
    2014
  • 负责人:
    栗茂腾
  • 依托单位:
利用“组学”方法解析岩溶高钙环境下华南忍冬叶片腺体储钙和气孔泌钙的代谢网络
  • 批准号:
    31270373
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    82.0万元
  • 批准年份:
    2012
  • 负责人:
    栗茂腾
  • 依托单位:
利用蛋白质组学方法解析油菜特高含油量形成的分子机理
  • 批准号:
    31171582
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    68.0万元
  • 批准年份:
    2011
  • 负责人:
    栗茂腾
  • 依托单位:
不同生境栽培条件下甘蓝型油菜脂肪酸组分QTL分析
  • 批准号:
    31071447
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    38.0万元
  • 批准年份:
    2010
  • 负责人:
    栗茂腾
  • 依托单位:
岩溶高钙环境下适生药材金银花叶片泌钙的分子机制研究
  • 批准号:
    30600074
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    22.0万元
  • 批准年份:
    2006
  • 负责人:
    栗茂腾
  • 依托单位:
国内基金
海外基金