花生PEPC家族基因分析及反義PEPC1基因遺傳轉化研究.pdf

1、植物油是人類日常生活所需要的主要營養(yǎng)物質，也是重要的工業(yè)原料。由于人口增長、經濟發(fā)展、農產品消費結構變化等因素的影響，使得國內外植物油脂市場需求量驟增。目前我國植物油供需矛盾突出，自給率不足35％。提高油料作物的含油量是增加油脂產量的有效途徑。花生是我國最重要的油料作物之一，與大豆、油菜等主要油料作物相比，花生單位面積產油量最高。花生種子含油量45-56%，具有進一步提高的潛力。
　　近年來，隨著花生基因組測序工作的開展、花生轉基

2、因技術的逐步完善，使得通過轉基因、分子育種手段培育高油花生品種成為可能。油脂合成和蛋白質合成存在一定的競爭性，兩個代謝過程均需要利用磷酸烯醇式丙酮酸（Phosphoenolpyruvate, PEP）做底物。乙酰輔酶A羧化酶（ACCase）催化丙酮酸合成乙酰-CoA，進入脂肪酸合成途徑，而磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶（Phosphoenolpyruvate carboxylase, PEPC）可催化丙酮酸合成草酰乙酸，進入蛋白質合成途徑。PE

3、PC在植物中具有多種生理功能，研究表明PEPC參與碳/氮吸收、脂肪酸調控并與鹽和干旱脅迫反應有關，但對其功能認識仍然非常有限。目前，花生中PEPC基因功能深入研究未見報道。本研究分析了花生PEPC家族基因的表達特性；在此基礎上，構建AhPEPC1基因的反向表達載體，轉化花生，通過對轉基因植株性狀分析，研究該基因在提高花生油脂含量中的作用及其分子機制。研究結果對于進一步提高花生含油量具有潛在的應用價值。
　　本研究取得以下結果：

4、r>　　1、通過氨基酸序列比對、保守結構域分析、基因結構預測以及系統(tǒng)發(fā)育進化分析等生物信息學分析方法，將花生PEPC家族5個基因分為兩類：AhPEPC1、AhPEPC2、AhPEPC3和 AhPEPC4基因編碼植物型 PEPC，AhPEPC5基因編碼細菌型 PEPC。AhPEPC1、AhPEPC2、AhPEPC3和AhPEPC4基因結構由10個外顯子和9個內含子組成；AhPEPC5基因結構由20個外顯子和19個內含子組成。
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5、、通過花生不同組織和不同發(fā)育時期的熒光定量 PCR分析，發(fā)現(xiàn) AhPEPC1、AhPEPC2、AhPEPC3、AhPEPC4和AhPEPC5基因在根、莖、葉和種子中均有表達但表達模式不同。AhPEPC1基因在種子中的表達量最高，AhPEPC3基因在根中的表達量較高，AhPEPC4基因在葉中的表達量較高。
　　3、將AhPEPC1基因片段反向連接植物雙元表達載體pCAMBIA1301，構建獲得反義表達載體 pCAMBIA1301-P

6、EPC，農桿菌介導法轉化花生。經潮霉素篩選后，利用特異引物 PCR檢測獲得陽性植株。表型觀察發(fā)現(xiàn)轉基因花生農藝性狀未發(fā)生明顯改變，與對照花生相比，轉基因花生種子含油量提高了5.7%-10.3%，脂肪酸組分相對含量沒有變化，但種子蛋白質含量降低了7.5%-17.0%，轉基因花生萌發(fā)過程中對鹽脅迫耐受性增強。
　　4、為了進一步分析轉基因花生中AhPEPC1基因的抑制表達是否影響其他基因的功能，對轉基因植株進行了轉錄組測序分析。結果表