【摘 要】
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续随子是重要的新型油料植物,具有产量高、生长快、出油率高等多种优点,是制备生物柴油的优质原料。ω-3脂肪酸脱氢酶(FAD3),催化亚油酸形成亚麻酸,是植物脂肪酸合成途径的关键限速酶。迄今为止,已在麻风树、紫苏、拟南芥等植物中克隆到FAD3基因且进行了功能研究。虽然研究FAD3基因对续随子优质油脂产品开发及可持续发展极为重要,然而还未见有关对续随子ElFAD3基因研究的报道。研究结果如下:1.将模式
【基金项目】
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山西省应用基础研究计划项目(自然科学基金:项目编号201901D111223)“能源植物续随子(Euphorbia lathyris)油脂合成关键基因的克隆及表达特性的研究”;
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续随子是重要的新型油料植物,具有产量高、生长快、出油率高等多种优点,是制备生物柴油的优质原料。ω-3脂肪酸脱氢酶(FAD3),催化亚油酸形成亚麻酸,是植物脂肪酸合成途径的关键限速酶。迄今为止,已在麻风树、紫苏、拟南芥等植物中克隆到FAD3基因且进行了功能研究。虽然研究FAD3基因对续随子优质油脂产品开发及可持续发展极为重要,然而还未见有关对续随子ElFAD3基因研究的报道。研究结果如下:1.将模式植物拟南芥FAD3的蛋白序列作为探针,在建立的本地续随子基因库中BLAST续随子基因组数据,得到了2个续随子FAD3序列,分析它们保守程度、蛋白的理化性质、高级结构、基因结构。结果表明这些酶具有相同的结构域。这2个续随子FAD3基因的内含子数目相近。ElFAD3s不稳定系数、亲水性、理论等电点等理化性质也和拟南芥FAD3具有相似性。进化树分析和蛋白序列比对说明了ElFAD3-1和ElFAD3-2的保守性较高。2.探究在续随子的根、茎、叶、花和种子的三个不同发育时期(S1、S2、S3)中ElFAD3s的表达模式。结果表明了ElFAD3-1和ElFAD3-2在各个器官中均有表达但是表达量有差异。其中ElFAD3-1和ElFAD3-2均在种子S2时期中有高量表达,这与种子油脂积累模式相吻合。ElFAD3-1的表达量高于ElFAD3-2,表明不同成员在进化上有功能差异性。3.选取表达量较高的ElFAD3-1进行克隆,并通过农杆菌将基因ElFAD3-1在本氏烟草中瞬时表达。构建植物表达载体p CAMBIA1302-ElFAD3-1并将其转到农杆菌中,用农杆菌侵染烟草叶片,半定量验证ElFAD3-1是否转化成功。瞬时表达后烟草叶片的脂肪酸谱和总脂含量分析表明,ElFAD3-1能将亚油酸转化为亚麻酸,具有FAD3功能,能够使得C18:2生成C18:3,且能够促进总油脂的积累。4.对续随子幼苗进行冷胁迫,分析续随子ElFAD3在冷胁迫下的表达,在4℃条件下将续随子幼苗胁迫0、4、8、12、24、48h,分析ElFAD3基因在不同胁迫程度下的表达以及脂肪酸的含量变化,结果显示:在4℃冷胁迫条件下,ElFAD3-1的表达量随冷处理时间的延长呈先上升后下降趋势,并在24h时表达量最高。续随子幼苗的总脂肪酸含量随胁迫时间先升高并在24h时达到最高点之后略有下降。不饱和脂肪酸的含量随胁迫时间增加先升高后降低。结果显示,ElFAD3-1对续随子幼苗的低温胁迫有调节的作用,并且续随子幼苗中不饱和脂肪酸含量随胁迫时间增加而升高。
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