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植物油是人类日常生活所需要的主要营养物质,也是重要的工业原料。由于人口增长、经济发展、农产品消费结构变化等因素的影响,使得国内外植物油脂市场需求量骤增。目前我国植物油供需矛盾突出,自给率不足35%。提高油料作物的含油量是增加油脂产量的有效途径。花生是我国最重要的油料作物之一,与大豆、油菜等主要油料作物相比,花生单位面积产油量最高。花生种子含油量45-56%,具有进一步提高的潜力。近年来,随着花生基因组测序工作的开展、花生转基因技术的逐步完善,使得通过转基因、分子育种手段培育高油花生品种成为可能。油脂合成和蛋白质合成存在一定的竞争性,两个代谢过程均需要利用磷酸烯醇式丙酮酸(Phosphoenolpyruvate,PEP)做底物。乙酰辅酶A羧化酶(ACCase)催化丙酮酸合成乙酰-CoA,进入脂肪酸合成途径,而磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(Phosphoenolpyruvate carboxylase,PEPC)可催化丙酮酸合成草酰乙酸,进入蛋白质合成途径。PEPC在植物中具有多种生理功能,研究表明PEPC参与碳/氮吸收、脂肪酸调控并与盐和干旱胁迫反应有关,但对其功能认识仍然非常有限。目前,花生中PEPC基因功能深入研究未见报道。本研究分析了花生PEPC家族基因的表达特性;在此基础上,构建AhPEPC1基因的反向表达载体,转化花生,通过对转基因植株性状分析,研究该基因在提高花生油脂含量中的作用及其分子机制。研究结果对于进一步提高花生含油量具有潜在的应用价值。本研究取得以下结果:1、通过氨基酸序列比对、保守结构域分析、基因结构预测以及系统发育进化分析等生物信息学分析方法,将花生PEPC家族5个基因分为两类:AhPEPC1、AhPEPC2、AhPEPC3和AhPEPC4基因编码植物型PEPC,AhPEPC5基因编码细菌型PEPC。AhPEPC1、AhPEPC2、AhPEPC3和AhPEPC4基因结构由10个外显子和9个内含子组成;AhPEPC5基因结构由20个外显子和19个内含子组成。2、通过花生不同组织和不同发育时期的荧光定量PCR分析,发现AhPEPC1、AhPEPC2、AhPEPC3、AhPEPC4和AhPEPC5基因在根、茎、叶和种子中均有表达但表达模式不同。AhPEPC1基因在种子中的表达量最高,AhPEPC3基因在根中的表达量较高,AhPEPC4基因在叶中的表达量较高。3、将AhPEPC1基因片段反向连接植物双元表达载体pCAMBIA1301,构建获得反义表达载体pCAMBIA1301-PEPC,农杆菌介导法转化花生。经潮霉素筛选后,利用特异引物PCR检测获得阳性植株。表型观察发现转基因花生农艺性状未发生明显改变,与对照花生相比,转基因花生种子含油量提高了5.7%-10.3%,脂肪酸组分相对含量没有变化,但种子蛋白质含量降低了7.5%-17.0%,转基因花生萌发过程中对盐胁迫耐受性增强。4、为了进一步分析转基因花生中AhPEPC1基因的抑制表达是否影响其他基因的功能,对转基因植株进行了转录组测序分析。结果表明,转基因植株与野生型花生相比,筛选到110个差异表达基因,其中25个基因表达上调,85个基因表达下调,没有引起花生中太多基因的表达变化,这与转基因花生和野生型花生表型差异不明显的结果一致。差异表达基因进行了KEGG富集分析,有34个基因成功获得了KEGG注释,其中氨基酸的生物合成中有两个基因(Aradu.M0JX8、Aradu.FE0Z7)下调表达。这些数据与转基因花生种子蛋白含量降低是一致的。