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序的完成，油料作物的遺傳改良也迎來了前所未有的大好機遇。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，對它們進行深入的功能結(jié)構(gòu)分析，并將研究成果應用于分子育種和作物改良是當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，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等軟件對分離到的基因及其編碼蛋白進行序列比對分析。對于fae1基因，實驗中共得到4條不同的拷貝，其編碼區(qū)均無內(nèi)含子，分別來自中油821與中雙9號的A、C基因組。其中來自中油821的拷貝序列長度

3、均為1521bps，編碼506aa，來自中雙9號的序列長度為1517bps，編碼466aa。對于fad2基因，實驗中獲得4條具有完整開放閱讀框的拷貝，其編碼區(qū)內(nèi)均無內(nèi)含子，長度均為1152bps，均編碼384aa。對于bccp基因，根據(jù)結(jié)構(gòu)特點可將得到的序列分成3種類型，它們均包含5個內(nèi)含子。其中bccp1長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)導致bccp2、bccp3編碼蛋白長度縮短的根源在于其內(nèi)含子3與4之間存在一個由堿基A插入造成的移碼突變。本研究為利用上述基因開展基因工程和分子標記育種提供了科學依據(jù)。 在油菜種子發(fā)育過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號油菜種子發(fā)育過程中7種主要脂肪酸的合成代謝模式，并對數(shù)據(jù)進行了相關(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號中積累時間明顯延長，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號中合成基本中斷。與中油821相比，中