棉籽油分合成基因表达谱及棉花PEPC基因功能初步研究
发布时间：2021-07-10 02:16
棉籽油是棉花主要的副产品。棉籽油富含不饱和脂肪酸（UFA）,是优质食用油。磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶（PEPC）的主要功能是将磷酸烯醇式丙酮酸转化为草酰乙酸（OAA）,参与三羧酸（TCA）循环。除此之外,PEPC还参与调节碳流分配。本实验对棉籽发育过程中开花后10天（DPA）、20 DPA和30DPA的种子幼胚进行转录组测序,构建了棉籽油分合成的基因表达网络。对已经完成基因组测序的四个棉种的PEPC基因进行进化和表达分析,分析了PEP 基因在棉种进化过程中的基因复制事件和功能分化。分析干涉GhPEPC2基因与对照棉籽幼胚转录组,剖析了干涉GhPEPC2基因引起棉籽油分提高的分子机理。同时,对参与TAG合成的关键酶基因构建过表达载体转化烟草,初步验证了基因功能。对转基因高油材料进行筛选和逆境胁迫分析。本研究通过构建棉籽油分合成基因表达网络揭示了棉籽油中高亚油酸含量原因;PEPC基因的进化和表达分析为揭示其调节碳流分配提供依据。主要研究结果如下:1.对陆地棉棉材料11-0509幼胚发育过程进行转录组测序,比较分析“20 DPA vs 10 DPA”、“30 DPA vs 20 DPA”和“30...
【文章来源】：中国农业大学北京市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：137 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－１通过干涉基因表达提高脂肪酸代谢途径示意图??Ｆｉｇ．?１－１?Ｍｏｄｅｌ?ｏｆ?ＰＥＰＣ?ｉｎｔｅｒｆｅｒｉｎｇ?ｐｒｏｍｏｔｅｓ?ｆａｔｔｙ?ａｃｉｄｓ?ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ??
＇＾Ｑ??图１－２质体内油分合成相关基因在油棕和椰枣中的不同表达模式（引自Ｂｏｕｒｇｉｓｅｔａｌ．，２０１１）??Ｆｉｇ．?１－２?Ｔｒａｎｓｃｒｉｐｔ?ｐａｔｔｅｒｎｓ?ｆｏｒ?ｅｎｚｙｍｅｓ?ｉｎｖｏｌｖｅｄ?ｉｎ?ｐｌａｓｔｉｄｉａｌ?ｒｅａｃｔｉｏｎｓ?ｏｆ?ｏｉｌ?ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ?ｂｅｔｗｅｅｎ?ｏｉｌ?ｐａｌｍ?ａｎｄ?ｄａｔｅ?ｐａｌｍ??（Ｂｏｕｒｇｉｓ?ｅｔ?ａｌ．，?２０１１）??１．２．２?ＴＡＧ生物合成??三酰甘油（ＴＡＧ）是种子油的主要成分，其生物合成主要发生在内质网膜上，涉及众多酶的??参与（Ｌｉ－Ｂｅｉｓｓｏｎｅｔａｌ．，２０１３）。ＴＡＧ生物合成的第一步反应是甘油－３－憐酸酰基转移酶（ＧＰＡＴ，ＥＣ：??２．３．１．１５）将酰基－ＣｏＡ池中的酰基部分转移至ＩＪ甘油－３－磷酸（Ｇ３Ｐ）的ｓｎ－１位置上，产生溶血磷月旨??酸（ＬＰＡ）；?１－酰基甘油－３－磷酸酰基转移酶（ＬＰＡＡＴ，ＥＣ：２．３．１．５１）进一步酰化ＬＰＡ，生成磷脂酸??（ＰＡ）；随后，磷脂酸磷酸酶（ＰＰ）催化ＰＡ产生二酰甘油（ＤＡＧ）；接着ＤＡＧ在酰基－ＣｏＡ－二??酰基甘油酰基转移酶（ＤＧＡＴ
￣ｉ８：Ｘ（１６：０，２０；Ｘ，２２：Ｘ）??＾１８＾（１６；〇：２０＾；２２＾）?Ｊ＇Ｖ??图１－３?ＴＡＧ生物合成代谢通络（引自Ｌｉ－Ｂｅｉｓｓｏｎ?ｅｔ?ａｌ．，２０１３）??Ｆｉｇ．?１－３?ＴＡＧ?ｂｉｏｓｙｎｔｈｅｓｉｓ?ｐａｔｈｗａｙ?ｏｎ?ｅｎｄｏｐｌａｓｍｉｃ?ｒｅｔｉｃｕｌｕｍ?ｍｅｍｂｒａｎｅ?（Ｌｉ－Ｂｅｉｓｓｏｎ?ｅｔ?ａｌ．，?２０１３）??１．２．３脂肪Ｓｔ组分??植物种子油分合成过程中首先主要合成粽榈酸（Ｃ１６：０），然后在酮脂酰－ＡＣＰ合酶ＩＩ?（ＫＡＳＩＩ）??作用下进行进一步的脂肪酸碳链延伸，产生硬脂酸（Ｃ１８：０）。Ｐｉｄｋ〇Ｗｉｃｈ等（２００７）用种子特异??性启动子干涉Ｋ４Ｓ／／基因表达，转基因拟南芥有１／４的胚珠出现畋育，后代种子的１６：０棕榈酸含??量显著提高。Ｌｉｕ等（２０１７ａ）对ｇＷ＾４Ｓ／／基因干涉表达，使棉籽油的棕榈酸含量明显提高。Ｃ１８：０??在硬脂酸去饱和酶（ＳＡＤ，?ＥＣ：?１．１４．１９．２）作用下去饱和，生成油酸（Ｃ１８：ｌ）。Ｃ１８：ｌ又会在脂肪??酸去饱和酶（ＦＡＤ）的作用下进一步去饱和，生成亚油酸（Ｃ１８：２）和亚麻酸（Ｃ１８：３）等。ＦＡＤ??对脂肪酸的去饱和具有重要功能
【参考文献】：
期刊论文
[1]植物油脂合成调控与遗传改良研究进展[J]. 赵彦朋,梁伟,王丹,王玉美,刘正杰,崔宇鹏,华金平. 中国农业科技导报. 2018(01)
[2]棉花脂肪酸合成酶基因GhKAR和GhENR表达载体构建及其功能初探[J]. 刘丽,王玉美,赵彦朋,王丹,赵鹏,刘正杰,华金平. 棉花学报. 2016(06)
[3]棉籽油分含量近红外无损检测分析模型与应用[J]. 商连光,李军会,王玉美,李玉华,王丹,熊敏,华金平. 光谱学与光谱分析. 2015(03)
[4]反义PEP基因调控油菜籽粒蛋白质/油脂含量比率的研究[J]. 陈锦清,郎春秀,胡张华,刘智宏,黄锐之. 农业生物技术学报. 1999(04)
博士论文
[1]棉花异质型ACCase基因家族鉴定与功能分析[D]. 崔宇鹏.中国农业大学 2017
本文编号：3274976
【文章来源】：中国农业大学北京市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：137 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－１通过干涉基因表达提高脂肪酸代谢途径示意图??Ｆｉｇ．?１－１?Ｍｏｄｅｌ?ｏｆ?ＰＥＰＣ?ｉｎｔｅｒｆｅｒｉｎｇ?ｐｒｏｍｏｔｅｓ?ｆａｔｔｙ?ａｃｉｄｓ?ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ??
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￣ｉ８：Ｘ（１６：０，２０；Ｘ，２２：Ｘ）??＾１８＾（１６；〇：２０＾；２２＾）?Ｊ＇Ｖ??图１－３?ＴＡＧ生物合成代谢通络（引自Ｌｉ－Ｂｅｉｓｓｏｎ?ｅｔ?ａｌ．，２０１３）??Ｆｉｇ．?１－３?ＴＡＧ?ｂｉｏｓｙｎｔｈｅｓｉｓ?ｐａｔｈｗａｙ?ｏｎ?ｅｎｄｏｐｌａｓｍｉｃ?ｒｅｔｉｃｕｌｕｍ?ｍｅｍｂｒａｎｅ?（Ｌｉ－Ｂｅｉｓｓｏｎ?ｅｔ?ａｌ．，?２０１３）??１．２．３脂肪Ｓｔ组分??植物种子油分合成过程中首先主要合成粽榈酸（Ｃ１６：０），然后在酮脂酰－ＡＣＰ合酶ＩＩ?（ＫＡＳＩＩ）??作用下进行进一步的脂肪酸碳链延伸，产生硬脂酸（Ｃ１８：０）。Ｐｉｄｋ〇Ｗｉｃｈ等（２００７）用种子特异??性启动子干涉Ｋ４Ｓ／／基因表达，转基因拟南芥有１／４的胚珠出现畋育，后代种子的１６：０棕榈酸含??量显著提高。Ｌｉｕ等（２０１７ａ）对ｇＷ＾４Ｓ／／基因干涉表达，使棉籽油的棕榈酸含量明显提高。Ｃ１８：０??在硬脂酸去饱和酶（ＳＡＤ，?ＥＣ：?１．１４．１９．２）作用下去饱和，生成油酸（Ｃ１８：ｌ）。Ｃ１８：ｌ又会在脂肪??酸去饱和酶（ＦＡＤ）的作用下进一步去饱和，生成亚油酸（Ｃ１８：２）和亚麻酸（Ｃ１８：３）等。ＦＡＤ??对脂肪酸的去饱和具有重要功能
【参考文献】：
期刊论文
[1]植物油脂合成调控与遗传改良研究进展[J]. 赵彦朋,梁伟,王丹,王玉美,刘正杰,崔宇鹏,华金平. 中国农业科技导报. 2018(01)
[2]棉花脂肪酸合成酶基因GhKAR和GhENR表达载体构建及其功能初探[J]. 刘丽,王玉美,赵彦朋,王丹,赵鹏,刘正杰,华金平. 棉花学报. 2016(06)
[3]棉籽油分含量近红外无损检测分析模型与应用[J]. 商连光,李军会,王玉美,李玉华,王丹,熊敏,华金平. 光谱学与光谱分析. 2015(03)
[4]反义PEP基因调控油菜籽粒蛋白质/油脂含量比率的研究[J]. 陈锦清,郎春秀,胡张华,刘智宏,黄锐之. 农业生物技术学报. 1999(04)
博士论文
[1]棉花异质型ACCase基因家族鉴定与功能分析[D]. 崔宇鹏.中国农业大学 2017
本文编号：3274976
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