大豆高油酸相关基因的克隆与FAD2家族基因的编辑

As one of the essential fatty acids, oleic acid is an important component of soybean oil. It is stable in nature, not easy to oxidize and good for health. It plays an important role in improving the stability and nutritional quality of soybean edible oil to increase soybean oleic acid content. The molecular mechanism of soybean oleic acid synthesis is the basis for the improvement of soybean oleic acid, but the research in this area needs to be strengthened. Therefore, in this study, genomic association analysis of oleic acid was carried out by simple genome sequencing using natural population and recombinant inbred line population to screen stable and major SNP markers and clone key genes closely related to oleic acid synthesis. On the other hand, the expression of FAD2s will be regulated by Crispr/Cas9 technique, and the function of FAD2 gene was elucidated. The mutant of high oleic acid was identified and screened, which provided theoretical basis and technical support for the cultivation and germplasm innovation of high oleic soybean.

油酸是大豆油的重要组分，是人体必需脂肪酸，提高大豆油酸含量对于提高大豆食用油的稳定性及营养品质都具有重要作用；而阐明大豆油酸合成的分子机理是大豆油酸改良的基础，但这方面的研究还亟待加强。因此，本研究利用自然群体和重组自交系2种遗传群体，采用简易基因组测序技术，对油酸进行全基因组关联分析，筛选与油酸合成密切相关的稳定、主效SNP标记，克隆关键基因；另一方面，利用Crispr/Cas9技术对大豆FAD2家族基因的表达进行调控，阐明FAD2家族基因的功能，鉴定和筛选高油酸大豆突变体，为高油酸大豆品种的培育和种质创新提供理论依据和技术支撑。

油酸是大豆油的重要组分，是人体必需脂肪酸，提高大豆油酸含量对于提高大豆食用油的稳定性及营养品质都具有重要作用。本研究利用遗传平衡和遗传不平衡2种遗传群体，分别使用IlluminaHiSeq技术和SLAF-seq技术，对油酸进行全基因组关联分析。通过IlluminaHiSeq技术筛选得到可用于作图的SNP标签1,487个，获得23个与大豆油酸性状密切相关的候选基因。通过SLAF-seq技术获得98个与油酸相关的高度相关的主效SNP，得到35个贡献率在15%以上与油酸相关的重点候选基因。经过共同筛选，得到多个贡献率在15%以上与油酸相关的重点候选基因。并且对部分与油酸相关的候选基因进行了克隆与功能验证。通过农杆菌介导和花粉管通道两种转化方法，共获得T2代高油酸转基因株系130株，其中79株过表达株系与 51株 CRISPR-Cas9 编辑株系，试验对 T2 代转基因大豆种子使用谷物分析仪对油脂及棕榈酸、硬脂酸、油酸、亚油酸、亚麻酸进行含量测定，最高测得值JN38CRISPER品系油酸含量达到63.32%。利用基因编辑技术构建FAD2家族基因Crispr/Cas9表达载体6个，获得纯合转化株系369个，对FAD2家族各基因的功能进行分析和鉴定。筛选得到常规高油酸大豆材料40份。 申请发明专利5项，获得授权4项；发表SCI论文5篇；获2020年吉林省科学技术进步一等奖1项。项目的完成为高油酸大豆品种的培育和种质创新提供理论依据和技术支撑。