棉花LPAAT基因的克隆與遺傳轉(zhuǎn)化.pdf

1、棉花是世界上最重要的纖維作物和主要的油料作物，棉子是商品棉的主要副產(chǎn)物，約占子棉總產(chǎn)量的60％，棉子含油量占15.0％～48.7％。棉子油不僅能用于食品用油，而且能用于飼料加工等。TAG是棉子油脂的主要儲(chǔ)存體，其合成途徑中關(guān)建的溶血磷脂酸?；D(zhuǎn)移酶（Lysophosphatidic Acid Acyltransferase，LPAAT）對(duì)棉子內(nèi)油脂的積累有較大的促進(jìn)作用。
　　本研究通過(guò)對(duì)2個(gè)棉花材料棉子發(fā)育的14個(gè)時(shí)期胚珠樣品進(jìn)

2、行脂肪酸成分的測(cè)定，及其中5個(gè)時(shí)期的胚珠樣品進(jìn)行粗脂肪含量的測(cè)定，發(fā)現(xiàn)油酸和亞油酸的積累模式在兩種材料中有一定差異，且突變體材料5個(gè)時(shí)期的胚珠樣品粗脂肪含量均高于野生型。溶血磷脂酸?；D(zhuǎn)移酶是棉子脂肪酸合成過(guò)程中的關(guān)鍵酶，以雷蒙德氏棉（G.raimondii, D5）和亞洲棉（G.arboreum，A2）2個(gè)二倍體棉花中LPAAT基因家族的生物信息學(xué)分析及結(jié)合本實(shí)驗(yàn)室的棉花胚珠的RNA-seq數(shù)據(jù)，從中分析并選取在胚珠中表達(dá)的一些GhL

3、PAAT基因。以徐州142野生型為材料，從中克隆了棉花中的GhLPAAT5和GhLPAAT2.2并進(jìn)行功能驗(yàn)證。取得的結(jié)果如下:
　　1.通過(guò)對(duì)徐州142及其無(wú)絨無(wú)絮突變體14個(gè)時(shí)期的胚珠進(jìn)行脂肪酸組成含量及5個(gè)時(shí)期的胚珠進(jìn)行脂肪含量的測(cè)定，分析棉子發(fā)育過(guò)程中脂肪及脂肪酸組成的積累模式。發(fā)現(xiàn)兩個(gè)材料的棉子從開(kāi)花后20 d到成熟這一階段脂肪積累呈上升趨勢(shì)，其中成熟種子含油量達(dá)到最高。2個(gè)材料棉子發(fā)育過(guò)程中先后有8種脂肪酸成分出現(xiàn)，其

4、中成熟棉子中油酸與亞油酸含量占脂肪酸總含量的72％左右，是棉子脂肪酸的重要組分。對(duì)棉子發(fā)育過(guò)程中各脂肪酸組成含量做相關(guān)分析發(fā)現(xiàn)徐州142中C18∶1與C18∶2呈一定正相關(guān)但不顯著，而突變體材料中則呈極顯著正相關(guān)。
　　2.溶血磷脂酸?；D(zhuǎn)移酶是油脂合成途徑中的一個(gè)關(guān)鍵酶，它催化溶血磷脂酸轉(zhuǎn)變?yōu)榱字?。本研究從雷蒙德氏棉和亞洲棉的基因組數(shù)據(jù)中得到17個(gè)LPAAT基因家族成員。利用生物信息學(xué)方法對(duì)二倍體棉花LPAAT基因進(jìn)行基因結(jié)構(gòu)

5、，染色體分布以及系統(tǒng)進(jìn)化分析，結(jié)果表明，LPAAT基因家族根據(jù)親緣關(guān)系的遠(yuǎn)近可以分為不同的亞家族，各亞家族中LPAAT基因具有相似的基因結(jié)構(gòu);LPAAT家族基因編碼的氨基酸序列具有3個(gè)保守基序，其中包括了ΦFPEGTR-G結(jié)合位點(diǎn)和Φ-NHQS-ΦDΦΦ催化位點(diǎn)?；陉懙孛蓿℅.hirsutum）材料不同發(fā)育時(shí)期的胚珠RNA-seq數(shù)據(jù)庫(kù)和qRT-PCR表達(dá)分析，發(fā)現(xiàn)LPAAT基因可能對(duì)脂肪積累起到積極作用。本研究結(jié)果有助于了解棉屬植物