油料作物含油量差異原因的初步分析.pdf

1、植物油是人類的三大營養(yǎng)物質(zhì)之一。種子油作為儲藏物質(zhì),其形成涉及一系列的生理和生化反應(yīng),包括光合作用等。目前人類對不同細(xì)胞和細(xì)胞器中油脂合成的生化反應(yīng)步驟已很清楚,但對大豆(平均含油量20％)、油菜(40%)、花生(50%)和芝麻(60%)等油料作物含油量差異的調(diào)控機制了解甚少。本研究通過生理生化指標(biāo)測定以及光合作用和含油量調(diào)控相關(guān)基因表達模式在四種油料作物中的比較分析,尋找決定四種作物含油量差異的關(guān)鍵基因,為含油量改良提供指導(dǎo)。

2、　　首先,本研究測定了大豆、油菜、花生和芝麻四種油料作物的光合作用速率及生物量,并進行了角果遮光及韌皮部環(huán)割阻斷糖轉(zhuǎn)運實驗,分析其對種子含油量的影響。結(jié)果顯示:(1)四種作物的光合作用速率大小為:花生/芝麻>大豆>油菜,與作物含油量高低正相關(guān),可能暗示著高效的光合作用能為油料作物油積累提供充足的碳源;(2)四種油料作物生物量測定結(jié)果表明高含量中芝麻種子中碳源積累量明顯高于其他組織(根、莖、葉),而其他作物中莖、葉的碳源積累更高,因此碳源

3、的分配對保證種子油合成是個關(guān)鍵;(3)角果遮光實驗也顯示角果的光合作用對種子發(fā)育的碳源供給非常重要,遮光后種子含油量有顯著下降;(4)角果果柄韌皮部環(huán)割阻斷了光合產(chǎn)物從其他光合器官轉(zhuǎn)運到種子中,但是對種子含油量影響比較小,暗示角果才是種子脂肪酸合成所需碳源的主要供給方,花生例外。
　　其次,本研究檢測了5個光合作用相關(guān)基因(Rubisco活化酶,Rubisco大亞基、Rubisco小亞基、景天庚酮糖二磷酸酶、磷酸核酮糖激酶)和油脂

4、代謝過程相關(guān)的16個基因(ACAT2、BCCP1、FAB2、FabG、KASI、KAS2-FAB1、LACS9、LACS8、ACP、MOD1、DGAT1、Oleosin、FAD2、KAT2、LECITHIN、MCMT)在四種油料作物的葉片、種子三個不同發(fā)育時期(早期、中期和晚期)中的表達模式。(1)為了實現(xiàn)同一種基因在四種油料作物之間的表達差異分析,本研究分別采用四種油料作物內(nèi)參基因Actin對目的基因的表達進行了絕對定量。(2)5個光

5、合作用相關(guān)基因的表達量和四種油料作物含油量的高低成正相關(guān),其中Rubisco活化酶在葉片和發(fā)育種子中的表達結(jié)果均顯示出芝麻>花生>大豆>油菜,與光合測定的結(jié)果一致。(3)在四種油料作物中油脂代謝途徑相關(guān)的基因基本上均在發(fā)育的芝麻種子中表達量最高,在發(fā)育的油菜種子中最低。BCCP1、FAB2、FabG、LACS8、ACP2、MOD1、OLEOSIN、FAD2、MCMT在芝麻種子發(fā)育過程中均有高水平的表達。本研究檢測了一個TAG/脂肪酸降解

6、代謝途徑中的基因KAT2,在種子發(fā)育早期大豆中表達量最高,種子發(fā)育晚期芝麻中表達量最高,但其平均水平低于脂肪酸/三酰甘油/磷脂等合成相關(guān)基因的表達水平,暗示高含油量也許同油脂降解基因的低活性相關(guān);(4)磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(phosphoenolpyruvatecarboxylase,PEPC)參與調(diào)控植物種子營養(yǎng)物質(zhì)的合成代謝過程,控制著糖類物質(zhì)流向脂肪酸或蛋白質(zhì)合成,從而影響含油量的高低。本研究鑒定和獲取了四種主要油料作物(油菜、