油菜脂肪酸合成關(guān)鍵基因的克隆與脂肪酸積累模式研究.pdf

1、隨著擬南芥和水稻等模式植物全基因組測(cè)序的完成，油料作物的遺傳改良也迎來(lái)了前所未有的大好機(jī)遇。根據(jù)模式生物的基因序列信息克隆與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)相關(guān)的關(guān)鍵基因，對(duì)它們進(jìn)行深入的功能結(jié)構(gòu)分析，并將研究成果應(yīng)用于分子育種和作物改良是當(dāng)前擺在育種工作者面前刻不容緩的任務(wù)。本研究的目的是克隆油菜中控制脂肪酸組成和含油量調(diào)控的關(guān)鍵基因，深入分析這些基因的序列特征與功能關(guān)系，研究種子發(fā)育過(guò)程中脂肪酸的合成模式，搭建植物脂肪酸基因調(diào)控的轉(zhuǎn)化平臺(tái)，為油菜脂肪酸組成

2、和含油量的分子育種工作奠定基礎(chǔ)。 在油菜脂肪酸合成關(guān)鍵基因的分離與序列特征分析的研究中，作者分別從油菜基因組中分離得到脂肪酸延長(zhǎng)酶基因(fae1)、脂肪酸去飽和基因(fad2)和生物素羧基載體蛋白基因(bccp)，然后利用VectorNTI等軟件對(duì)分離到的基因及其編碼蛋白進(jìn)行序列比對(duì)分析。對(duì)于fae1基因，實(shí)驗(yàn)中共得到4條不同的拷貝，其編碼區(qū)均無(wú)內(nèi)含子，分別來(lái)自中油821與中雙9號(hào)的A、C基因組。其中來(lái)自中油821的拷貝序列長(zhǎng)度

3、均為1521bps，編碼506aa，來(lái)自中雙9號(hào)的序列長(zhǎng)度為1517bps，編碼466aa。對(duì)于fad2基因，實(shí)驗(yàn)中獲得4條具有完整開(kāi)放閱讀框的拷貝，其編碼區(qū)內(nèi)均無(wú)內(nèi)含子，長(zhǎng)度均為1152bps，均編碼384aa。對(duì)于bccp基因，根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可將得到的序列分成3種類(lèi)型，它們均包含5個(gè)內(nèi)含子。其中bccp1長(zhǎng)1464bps，編碼277aa，是唯一具備完整生物素化功能結(jié)構(gòu)域的拷貝；bccp2與bccp3的長(zhǎng)度分別為1465bps與1660

4、bps，分別編碼193aa和194aa，其編碼蛋白合成提前終止。深入分析后發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致bccp2、bccp3編碼蛋白長(zhǎng)度縮短的根源在于其內(nèi)含子3與4之間存在一個(gè)由堿基A插入造成的移碼突變。本研究為利用上述基因開(kāi)展基因工程和分子標(biāo)記育種提供了科學(xué)依據(jù)。 在油菜種子發(fā)育過(guò)程中主要脂肪酸積累模式的研究中，作者比較了高芥酸中油821與低芥酸中雙9號(hào)油菜種子發(fā)育過(guò)程中7種主要脂肪酸的合成代謝模式，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了相關(guān)性分析及主成分分析。研究表明

5、，飽和脂肪酸(c16：0,c18：0)和多不飽和脂肪酸(c18：2,c18：3)的脂肪酸累積模式在中油821與中雙9號(hào)中非常相似，均呈“升-降-平”模式，合成主要集中在授粉后前15天。油酸(c18：1)合成呈“升-平-降”模式，但在中雙9號(hào)中積累時(shí)間明顯延長(zhǎng)，積累量顯著增大。二十碳烯酸(c20：1)與芥酸(c22：1)的合成分別呈現(xiàn)“不均等波浪”和“二段”模式，合成基本始于授粉后第15天，但在中雙9號(hào)中合成基本中斷。與中油821相比，中