花生油脂代謝關(guān)鍵基因在酵母和聚球藻中表達(dá)及功能驗(yàn)證.pdf

1、花生是世界第四大油料作物，被廣泛種植，是重要的植物油來源。植物油脂是植物油的主要成分，其中很多脂肪酸具有重要的營養(yǎng)保健和醫(yī)療價(jià)值。我國花生大部分品種脂肪酸的油酸/亞油酸比值低，這直接影響花生的貯存和貨架時(shí)間，也是我國花生國際競爭力低的直接原因。提高油料作物的含油量和油酸的相對含量，增加油酸/亞油酸（O/L）的比值，已成為油料作物育種的主要目標(biāo)。本論文分析了不同花生品種（系）的油脂含量和脂肪酸組成，這將有助于了解不同花生品種（系）的品質(zhì)特

2、性，便于選育耐貯性好、營養(yǎng)健康的油用型和食用型花生專用品種。本論文克隆獲得了花生油脂和脂肪酸合成代謝途徑的關(guān)鍵基因AhDGAT1-1、AhDGAT1-2、AhDGAT3-3和AhFAD6，分析了這四個(gè)基因在花生不同組織器官、不同種子發(fā)育時(shí)期以及逆境脅迫條件下的表達(dá)差異；通過構(gòu)建表達(dá)載體分別轉(zhuǎn)化釀酒酵母S.cerevisiae和聚球藻Synechocysti sp.PCC7962對基因的功能進(jìn)行了驗(yàn)證。為深入解析這4個(gè)基因在花生油脂和脂肪

3、酸合成代謝和逆境脅迫應(yīng)答反應(yīng)中的作用機(jī)制提供基礎(chǔ)。這將為改良花生品質(zhì)提供新的方向，同時(shí)為花生抗性分子調(diào)控研究提供新的基因資源。
　　1、對花生總脂含量和脂肪酸組成的研究：（1）不同花生品種（系）總脂含量和脂肪酸組成的研究：對15個(gè)花生品種（系）的油脂含量和脂肪酸成分進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)各花生品種（系）的油脂含量差異不大，河北高油的油脂含量最高，為53.97％；品系E12的油脂含量僅低于河北高油0.19%。油酸和亞油酸為花生種子中的主要

4、脂肪酸成分，其中油酸的含量較亞油酸含量高。（2）花生種子發(fā)育過程中油脂和脂肪酸累積模式研究：對4個(gè)品種（系）：花育19、E18、E11和魯花6號(hào)的油脂和脂肪酸含量的變化進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，在種子發(fā)育過程中總油脂含量均持續(xù)增長，隨著油脂含量的提高，硬脂酸含量逐漸升高，棕櫚酸含量逐漸降低。油酸和亞油酸的相對含量變化規(guī)律相反。
　　2、通過qRT-PCR的方法明確了AhFAD6、AhDGAT1-1、AhDGAT1-2、AhDGAT3-3基因在

5、不同組織器官、不同種子發(fā)育時(shí)期以及逆境脅迫條件下的表達(dá)差異。發(fā)現(xiàn)AhFAD6基因在葉片中的表達(dá)量明顯高于其它組織，在種子發(fā)育過程中AhFAD6基因表達(dá)呈現(xiàn)下降的趨勢；AhDGAT1-1基因在花和種子中的表達(dá)量明顯高于其他組織，AhDGAT1-2基因在根、子葉和種子中的表達(dá)量相近且高于其他組織；AhDGAT3-3基因在花中的表達(dá)量較高，其次是葉，但在其他組織中的表達(dá)量相差不大。AhDGAT1-1基因在種子發(fā)育過程中表達(dá)量呈先上升后下降趨勢

6、；AhDGAT1-2基因在果針入土10天和60天時(shí)具有較高的表達(dá)水平；AhDGAT3-3基因在果針入土20天和50天時(shí)表達(dá)量較高。AhFAD6、AhDGAT1-1、AhDGAT1-2、AhDGAT3-3基因受各種非生物脅迫誘導(dǎo)表達(dá)呈現(xiàn)不同程度的上調(diào)，最高為處理前的12倍。這4個(gè)基因在花生對低溫、高鹽或干旱等脅迫的適應(yīng)中可能有積極的作用。
　　3、Δ12脂肪酸去飽和酶（Δ12 fatty acid desaturase，Δ12 FA

7、D）催化油酸和棕櫚油酸生成亞油酸和棕櫚二烯酸。本論文利用搜索獲得的擬南芥和大豆中的脂肪酸去飽和酶基因序列，搜索花生EST。獲得花生Δ12脂肪酸去飽和酶基因（AhFAD6）全長基因，將AhFAD6基因轉(zhuǎn)化聚球藻，聚球藻PCC7942是一個(gè)優(yōu)良的光自養(yǎng)模式藍(lán)藻，它只含飽和脂肪酸和單不飽和脂肪酸，因此可以用來驗(yàn)證葉綠體型Δ12脂肪酸去飽和酶的功能。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：AhFAD6基因編碼具有酶活性的蛋白，能夠以油酸為底物合成亞油酸。
　　4、二酰

8、基甘油?；D(zhuǎn)移酶（DGAT）的作用是催化二酰甘油加上脂肪酸?；纬扇８视停巧矬w內(nèi)TAG合成過的最后一步反應(yīng)的酶，是甘油三酯合成過程中的關(guān)鍵酶和限速酶。本論文成功克隆了3個(gè)花生DGAT基因（AhDGAT1-1、AhDGAT1-2、AhDGAT3-3），通過構(gòu)建花生DGAT基因的表達(dá)載體轉(zhuǎn)化釀酒酵母TAG合成缺陷株H1246中，并且利用熒光染料對轉(zhuǎn)化酵母細(xì)胞染色，結(jié)果顯示：AhDGAT1-1、AhDGAT1-2和AhDGAT3-3基