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《2017年中国作物学会学术年会摘要集》2017年
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ACYL-ACYL CARRYIER PROTEIN DESATURASE 5在调控十字花科植物种子脂肪酸积累方面的功能

金倡宇  李东  高晨浩  刘凯歌  齐双慧  段绍伟  李子雄  龚静云  王建军  陈明训  
【摘要】:【研究背景】油菜是我国国产食用植物油的第一大来源,占国产油料作物的55%以上,是维护国家食用油供给安全的核心。油菜种子脂肪酸积累的调控机理研究是油菜领域的重要热门研究课题,油菜与模式生物拟南芥同为十字花科植物,目前拟南芥已经成为研究植物种子脂肪酸积累调控机理的理想材料。研究表明,ACYL-ACYL-CARRYIER PROTEIN DESATURASE(AAD)家族基因在植物细胞中特异催化硬脂酸(C18:0)转化为油酸(C18:1)。AAD家族在拟南芥中共有7个成员,其中AtSSI2以及AtAAD1-4在种子脂肪酸合成过程中的调控作用已经比较清楚。然而,AAD5在十字花科植物拟南芥和油菜中的调控功能尚未见报道。【结果与分析】本研究首先克隆了AtAAD5基因的启动子序列并构建了GUS表达载体,结果表明AtAAD5在多个营养组织和整个种子发育过程中均有表达,并在种子油脂积累的关键时期表达量较高。利用反向遗传性方法证实了AtAAD5在不改变种子体积、千粒重和种皮颜色的条件下能够显著提高种子含油量并促进油酸的生物合成。我们分析发现甘蓝型油菜基因组中BnAAD5共有七个拷贝。本研究从甘蓝型油菜自交系L111中A3亚基因组中成功克隆一个拷贝并命名为BnAAD5-1.蛋白质比对结果显示,BnAAD5-1在蛋白质水平上与AtAAD5的同源性达到96%。系统进化树分析显示,BnAAD5-1与白菜型油菜BrAAD5(XP 009134697.1),芥菜型油菜BoAAD5(XP_013630756.1)以及拟南芥AtAAD5亲缘关系最近。依据蛋白质比对和系统进化树分析结果,我们预测油菜和拟南芥AAD5可能具有类似的生理生化功能。为了进一步证实该预测,我们构建了BnAAD5-1的过表达载体并转化到相应的拟南芥突变体aad5-2中,结果表明BnAAD5-1能够恢复拟南芥突变体的表型,如低种子含油量和油酸含量以及高硬脂酸含量。我们还发现,BnAAD5-1以非剂量依赖性的方式调控种子脂肪酸的积累。【结论】本研究不仅比较分析了AAD5在油菜与拟南芥脂肪酸调控途径上的异同,具有一定的科学意义,而且为油菜分子育种时间提供了优异的基因资源,在提高菜籽油产量和改善菜籽油品质方面具有较好的应用前景。

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