论文摘要
ACYL-ACYL CARRYIER PROTEIN DESATURASEs（AADs）在植物细胞中特异地催化硬脂酸（C18:0）转化为油酸（C18:1）。前人的研究表明,AAD在拟南芥中共有7个成员,它们分别为:AtSSI2、AtAAD1、AtAAD2、AtAAD3、AtAAD4、AtAAD5和AtAAD6。除AtAAD5外,拟南芥其他AAD家族成员在脂肪酸积累及抗逆境胁迫等方面的功能均已有较为深入的研究。此外,油菜中AAD5基因的功能仍不清楚。鉴于此,本文首先研究了AtAAD5在拟南芥中的时空表达模式以及对种子脂肪酸积累的影响;利用生物信息学方法分析比较了AAD5在十字花科植物及主要油料作物中的亲缘关系;从甘蓝型油菜自交系品种L111中克隆了与AtAAD5序列亲缘关系最相近的BnAAD5-1基因的全长编码区,构建了其过表达载体并成功转入对应的拟南芥突变体aad5-2中,获得aad5-2 35S:BnAAD5-1纯合转基因株系。在此基础上,我们分析比较了AtAAD5及BnAAD5-1在种子脂肪酸合成积累方面的功能。本研究获得的主要研究结果如下:（1）构建了pAtAAD5:GUS载体并转入拟南芥野生型Col-0中,GUS染色结果表明AtAAD5基因主要在种子发育时期的胚、根尖、子叶和真叶等组织中表达量高。初步推测该基因可能参与了种子生长发育过程。（2）分子鉴定结果表明,我们已成功获得了拟南芥AtAAD5基因的T-DNA插入纯合突变体SALK129779C（aad5-1）和SALK035968C（aad5-2）,并证实了这两个突变体为功能缺失型突变体。（3）利用气相色谱测定了AtAAD5功能缺失突变体的种子主要脂肪酸组分的含量,结果表明,与野生型相比,aad5-1和aad5-2成熟种子总脂肪酸和油酸含量显著降低,而硬脂酸含量显著升高。这表明AtAAD5基因在种子发育过程中促进种子脂肪酸的积累并促进硬脂酸转化为油酸。（4）通过生物信息学方法对来自多个不同物种的AAD5蛋白进行了系统进化树分析,结果表明:AAD5在单子叶植物和双子叶植物中普遍存在,其序列结构高度保守,尤其是拟南芥AtAAD5与甘蓝型油菜BnAAD5-1（XP013735719.1）、白菜型油菜BrAAD5-1（XP009134697.1）和甘蓝BoAAD5-1（XP013630756.1）亲缘关系最近。这表明AAD5蛋白在进化上保守,并可能具有相类似的功能。（5）甘蓝型油菜基因组中AtAAD5有7个拷贝,我们克隆并构建了与AtAAD5亲缘关系最近的BnAAD5（命名为BnAAD5-1,位于A3染色体）的过表达载体并转入拟南芥突变体aad5-2中,通过PCR和荧光定量PCR技术证实了我们成功获得了高表达的转基因株系。此外,我们通过多代筛选获得了T3代纯合转基因株系。（6）分析了T3代纯合转基因株系的种子脂肪酸组分和含量,结果表明,BnAAD5-1过表达能够完全恢复拟南芥突变体低含油量、低油酸和高硬脂酸的表型,这暗示BnAAD5-1与AtAAD5在种子脂肪酸积累方面具有相似的调控功能。同时,我们在拟南芥中发现BnAAD5-1对种子脂肪酸的调控作用不依赖于其表达量的剂量。综上所述,在十字花科植物拟南芥和油菜中,AAD5能够显著促进种子油脂积累并促进硬脂酸转化为油酸,具有相类似的生理生化功能。本研究不仅具有很好的理论价值,有助于我们了解十字花科植物中种子脂肪酸的合成,而且具有一定的应用价值,可以将AAD5开发成分子标记或通过基因工程技术改造油料作物种子中的脂肪酸含量。
论文目录
文章来源
类型: 硕士论文
作者: 金倡宇
导师: 陈明训
关键词: 油菜,拟南芥,脂肪酸含量,油酸
来源: 西北农林科技大学
年度: 2019
分类: 基础科学,农业科技
专业: 生物学,生物学,农作物
单位: 西北农林科技大学
分类号: S565.4;Q943.2
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