2025, 26(3):589-601.DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20240619003
摘要:为挖掘油茶含油量及脂肪酸代谢的关键基因,对3个关键发育时期的油茶种仁进行转录组分析,并对富集的脂肪酸代谢关键基因表达量、含油量和各脂肪酸组分比例进行相关性分析。转录组分析表明,共获得17772个差异表达基因,其中11006个基因上调表达,6766个基因下调表达。GO分析表明,3个比较组共有的1302个差异表达基因富集到195个GO条目,每个比较组特有的差异表达基因分别富集到14个、1个和17个GO条目。KEGG分析显示,3个比较组共有的差异表达基因富集在类黄酮生物合成、苯丙烷生物合成、二芳基庚烷和姜酚生物合成、黄酮和黄酮醇生物合成以及谷胱甘肽代谢5条通路中。此外,在脂肪酸合成关键时期的Em0707vsEm1003比较组中,差异表达基因富集在脂肪酸生物合成、脂肪酸代谢、生物素代谢和丙酮酸代谢4条通路中,其中12个差异表达基因参与脂肪酸代谢通路;进一步测定不同时期种仁含油量和脂肪酸组分,并进行相关性分析,表明ACC、KASIII、PATE、KAT2和SAD基因的表达量与种仁含油量和油酸呈极显著正相关,KASIII、ACC、PATE和KAT2基因与棕榈酸呈极显著负相关,可能是调控油茶含油量及脂肪酸代谢相关的关键基因。上述研究为油茶遗传改良提供了科学依据。
2024, 25(10):1756-1766.DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20240131003
摘要:薏苡仁油是薏苡仁主要功能性物质之一,脂肪酸是其重要组成部分。以中国9个省份的190份薏苡种质为材料,检测其种仁硬脂酸、油酸、亚油酸含量,分析ClSAD、ClFAD2基因序列多态性并鉴定单倍型,进行脂肪酸含量单倍型关联分析。结果表明,不同薏苡种质种仁3种脂肪酸含量存在广泛变异,变异系数为15.84 % ~ 23.05 %,遗传多样性指数为5.22 ~ 5.23,其中油酸含量最高,硬脂酸含量最低,各脂肪酸组分间呈极显著正相关。ClSAD和ClFAD2内部各有14个和3个SNP,分别鉴定到5个单倍型组合,ClSAD基因单倍型Hap3和ClFAD2基因单倍型Hap1分别与参考基因组一致。ClSAD基因单倍型Hap3与硬脂酸含量显著关联且具有负效应,利于硬脂酸向油酸转化。ClFAD2基因单倍型Hap1利于亚油酸的积累,而Hap2与亚油酸酸含量显著关联且具有负效应,不利于亚油酸的合成。在2个基因内部各鉴定到1个关键SNP位点,分别是形成SAD和FAD2酶活性差异的关键位点。研究结果将为高油薏苡优良品种的选育、分子标记开发和相关分子机制解析提供理论基础。
2024, 25(12):2187-2193.DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20240213001
摘要:银扇草(Lunaria annua L.)属十字花科银扇草属,是一种含神经酸的二年生草本植物,其种子富含油脂,具有较高的生物与医药价值。为探明银扇草果实发育过程中脂肪酸的种类和含量变化特征,以及超长链脂肪酸特别是神经酸的合成特点,本研究使用气相色谱-质谱联用技术比较分析了含神经酸的银扇草、琉璃苣和蒜头果果实的脂肪酸组分及含量。结果表明,银扇草果实发育过程中共有10种脂肪酸参与了油脂代谢,种子中有7种,果皮中有8种,多为长链及超长链不饱和脂肪酸。银扇草种子内的脂肪酸主要由软脂酸、硬脂酸、油酸、亚油酸、亚麻酸、芥酸和神经酸组成;软脂酸、硬脂酸、亚油酸和亚麻酸的含量均随种子发育逐渐减少;油酸、芥酸和神经酸随种子发育逐渐增加,并在花后25~35 d大量累积;果皮中不含芥酸和神经酸,但有山嵛酸、木质素酸和蜡酸。银扇草、琉璃苣和蒜头果种子中均含芥酸和神经酸,木本植物蒜头中果含量最高,银扇草次之,琉璃苣含量最低,三者种子中神经酸的含量与芥酸含量有明显的正相关关系。本研究结果阐明了银扇草果实发育过程中脂肪酸代谢变化特点及神经酸积累特性,为充分利用银扇草种质资源和拓展神经酸的获取途径提供了新思路。
穆艳鑫,伊六喜,高凤云,赵小庆,周宇,贾霄云,何江峰,苏少锋,斯钦巴特尔
2023, 24(1):261-274.DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20220727002
摘要:胡麻是北方地区特有的、富含不饱和脂肪酸的油料作物。培育高亚麻酸品种、高亚油酸品种是胡麻品质育种的主要目标。分子标记辅助选择能提高胡麻育种效率,缩短育种年限。本研究进行了胡麻资源材料自然群体多年多点脂肪酸检测数据的统计分析和基因分型、群体构建、亚麻酸、亚油酸相关SNP位点的KASP基因分型及其验证等研究,取得了以下几个方面的结果:(1)检测246份胡麻种质资源材料多年多点5种脂肪酸成分,并对其进行了统计分析。相关性分析结果显示,亚麻酸与其他成分之间呈极显著负相关,尤其是亚麻酸和亚油酸之间负相关性最高;(2)对5种脂肪酸表型数据进行统计分析,确定了亚麻酸、亚油酸相关SNP标记分型群体:包括49份高亚麻酸(≥54%)材料、36份低亚油酸(≤13.5%)材料,及8号(CH-89)和254号(CI637PI91037)高亚油酸低亚麻酸材料;(3)验证并确定了7个SNP位点:g6-6229142、g10-19305239、g9-18961021与亚麻酸显著关联;g6-19208888、g9-14900088、g15-22369840和g2-7680441与亚油酸显著关联;(4)对确定的7个SNP位点进行了高通量测序,结果与KASP基因分型结果完全一致,证明KASP基因分型体系的有效性及准确性。
2023, 24(2):569-583.DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20220913001
摘要:植物芥酸是在以FAE1(Fatty acid elongase 1)编码的β-酮脂酰-CoA合酶为关键限速酶的多酶复合体的催化下合成的,主要以TAG形式储存于种子中,是一种重要的油脂化工原料。不同植物来源的FAE1基因序列差异是导致其芥酸合成能力差异的根本原因。为分离和鉴定芥酸高合成能力的FAE1,本研究采用同源克隆法从油菜、海甘蓝、旱金莲和荷包蛋花等4种植物中克隆获得了12条正常编码的FAE1基因序列,并分别构建表达载体在酵母中进行诱导表达和芥酸含量比较分析。结果表明,源于不同植物的12条FAE1基因cDNA序列一致性介于52.1%~99.9%,氨基酸序列一致性介于49.9%~99.8%,FAE1基因具有明显的种属特性。酵母表达及GC-MS分析结果表明,源于绵油328、海甘蓝和荷包蛋花的8个FAE1基因具有超长链脂肪酸合成能力,其中CaFAE1-3合成芥酸能力最强(4.82%),其次为GjFAE1-1(4.53%),LdFAE1合成芥酸能力最弱(0.29%);CaFAE1-3对C20∶1转化率可达95.39%,在高芥酸育种领域具有极大的应用潜力。另外4个源自阳光80和旱金莲的FAE1基因均不具有芥酸合成功能,因为GyFAE1-2、TmFAE1-1和TmFAE1-2在保守的半胱氨酸或(和)组氨酸位点存在突变,而GyFAE1-1存在1个R395K突变,导致酶活丧失。本研究增进了对FAE1基因结构与功能之间关系的认识,为油菜和海甘蓝的高芥酸育种及芥酸性状基因工程改良提供了科学依据。
2020, 21(1):49-62.DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20191024001
摘要:a-亚麻酸是人体必需但不能自身合成的ω-3 系列多不饱和脂肪脂肪酸,主要来源于植物油脂。由于大宗油料作物 种子油脂中 ALA 含量普遍较低,所以探寻新的种质资源,了解 a-亚麻酸形成及调控机理,对于油脂营养膳食健康及植物油脂 改良具有重要意义。种子中富含 a-亚麻酸的陆生植物资源有紫苏、亚麻、杜仲、油用牡丹、奇亚、藿香、香薷、猕猴桃、星 油藤等。在植物中,ω-3FAD 是催化 LA 转化生成 ALA 的关键酶,ω-3FAD 由在质体中 FAD3 及在内质网中的 FAD7 及 FAD8 组成。 目前通过基因组及转录组研究已极大的丰富了ω-3FAD 基因家族的鉴定及研究。其中,FAD3 基因是种子 ALA 合成的关键基因, 其表达受多个转录因子的调控,bZIP、 WRI1、LEC、ABI3、FUS3、ASIL1 和 PKL 等转录因子通过相互作用调控 FAD3 基因表达, 决定油料作物种子中 a-亚麻酸的含量。本文即综述了高含量 a-亚麻酸油料植物资源分布,以及主要油料植物种子中油脂脂肪 组成及 ALA 的含量,种子 ALA 生物合成基本途径及关键基因,植物ω-3 脂肪酸脱饱和酶类型及功能以及ω-3FAD 的关键调控 因子,以期为高 ALA 植物新资源的利用,以及油料植物脂肪酸成分改良等相关研究提供理论依据。
2018, 19(2):351-360.DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.2018.02.019
摘要:脂肪酰基还原酶基因广泛参与植物的脂类代谢过程,影响植物雄配子体花药发育以及表皮蜡质合成等。 本研究利用RACE方法从宁夏枸杞(宁杞1号)花药中克隆脂肪酰基还原酶LbMS2-2基因,开放阅读框全长1800 bp,编码599个氨基酸,等电点为9.00。生物信息学分析表明,LbMS2-2蛋白定位于叶绿体中,该蛋白序列与茄科植物甜辣椒、烟草和马铃薯中的脂肪酰基还原酶表现出较高的序列相似性;实时荧光定量PCR显示,LbMS2-2基因在枸杞花器官中表达,且在枸杞花药发育的四分体时期、单核花粉时期和双核花粉时期表达量较高。原位杂交结果证实该基因只在花药绒毡层和小孢子中表达。亚细胞定位结果进一步验证LbMS2-2基因的叶绿体定位。以上结果表明,枸杞脂肪酰基还原酶基因是枸杞花器官发育过程中的重要基因。
2017, 18(1):139-147.DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.2017.01.018
摘要:长链脂肪酰基CoA合成酶(LACS)在脂肪酸的合成与分解代谢中起着重要作用。以油茶(Camellia oleifera)国家审定品种‘华硕’种仁转录组数据为基础,根据LACS 基因Unigene序列设计引物,分离克隆了油茶一条LACS1基因全长cDNA 序列,命名为CoLACS1(GeneBank登录号:KJ960228),基因全长2114bp,开放阅读框2088bp,编码695个氨基酸;生物信息学分析显示CoLACS1具有三个B1ock,从分子特征可判断CoLACS1属于LACS家族;氨基酸同源比对显示与其它物种的LACS氨基酸序列具有较高的相似性,其中与拟南芥LACS7相似性78%,与麻风树、大豆、毛果杨等物种LACS6(peroxisomal)相似性可达80%以上;对CoLACS1进行原核表达分析,构建的pET30a- CoLACS1载体成功转化到BL21( DE3) 中经1 mmol/L IPTG诱导表达,菌液检测获得预测的目的蛋白(分子量约为76 kD);分析转录组数据中CoLACS1的Unigene序列RTKM值和对CoLACS1实施实时荧光定量PCR,结果表明CoLACS1在油茶‘华硕’种子发育各时期平稳表达,表达丰度变化不大,荧光定量结果变化规律与转录组数据分析一致;同时分析‘华硕’种仁不同时期含油率和脂肪酸成分变化,双变量统计分析发现CoLACS1表达模式与油茶油脂积累规律呈显著相关性。本研究为进一步研究油茶油脂积累与代谢的基因调控提供理论依据。
2017, 18(2):290-297.DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.2017.02.015
摘要:摘要:甘蓝型油菜是一种重要的油料作物,为了改良其种子脂肪酸组份,提升其经济价值,本研究分析了油菜种子发育时期脂肪酸合成积累模式及BnFAD2、BnFAD3、BnFATB基因的表达规律,认为BnFAD2、BnFAD3、BnFATB基因在种子发育中后期(授粉后25 d起)的高效表达对油酸合成积累有着重要影响。通过Napin启动子诱导对油菜植株中BnFAD2、BnFAD3、BnFATB基因进行RNAi共干扰抑制,以达到提升油酸含量的目的。实验结果表明,转基因油菜种子中BnFAD2、BnFAD3、BnFATB基因的表达受到强烈抑制,种子中油酸含量由66.7%提升至82.9%;且油酯合成的相关基因同步出现表达上调。关键词:油菜种子;油酸;BnFAD2;BnFAD3;BnFATB
杨延兵, 秦岭, 陈二影, 王海莲, 张华文, 刘宾, 管延安
2017, 18(5):819-829.DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.2017.05.003
摘要:以来自华北夏谷区、东北春谷区、西北高原早熟春谷区、西北高原中晚熟春谷区等4个主要谷子生态区的270个品种为材料,包括育成品种220份和地方品种50份,测定了籽粒千粒重、蛋白质和脂肪含量。结果表明:270份谷子品种平均蛋白质含量(11.18±1.14)%,脂肪含量(4.00±0.42)%,千粒重(2.87±0.28)g。育成品种的蛋白质含量显著低于地方品种蛋白质含量,而育成品种和地方品种的脂肪含量、千粒重差异不显著;不同生态区品种之间蛋白质含量、千粒重差异显著,但脂肪含量差异不显著。西北早熟春谷区品种蛋白质含量平均含量最高、千粒重最大,华北夏谷区品种蛋白质含量平均含量最低、千粒重最小;蛋白质含量和千粒重显著正相关,蛋白质含量、千粒重和生育期显著负相关。本文报道了近几十年来我国谷子主产区谷子品种的蛋白质、脂肪含量和千粒重的差异,对于谷子品质育种具有借鉴意义;研究认为谷子籽粒的蛋白质、脂肪含量和千粒重应作为品质育种的重要指标加以重视。