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脂质不仅是生物体内高效的能量贮存物质,也是细胞膜的主要成分和重要的信号分子,广泛参与各种生命活动过程,是生物体生长发育所必需的基本成分。脂肪酸是脂质包括糖脂、磷脂及储存性脂质合成过程中必不可少的前体物,其合成受阻将对生物体生长发育造成严重影响。植物脂肪酸合酶属于多酶复合体,β-酮脂酰-ACP还原酶(β-ketoacyl-ACP reductase,KAR)是脂肪酸合酶复合体的基本组分之一,是脂肪酸从头合成过程中的关键酶。然而植物KAR在脂质代谢中的作用和生物学功能尚未清楚。本研究首先利用生物信息学数据库分析了水稻和拟南芥KAR的同源基因。结果发现水稻含有4个KAR基因,而拟南芥KAR家族含有7成员。通过序列比对分析发现KAR具有保守的催化活性结构域和NADPH/NADH结合域。为分析KAR1的生化特性,本研究从水稻中分离克隆KAR1基因并进行重组蛋白表达,结果表明KAR1可催化乙酰乙酰-CoA的还原,且偏好NADPH作为氢供体;通过在烟草叶片瞬时表达GFP荧光蛋白标签的KAR1,发现KAR1定位于叶绿体,表明KAR1在叶绿体的脂肪酸从头合成过程中发挥作用。通过Real-time PCR分析发现KAR1在各种组织表达相对较低,在苗期的根和开花期的根以及花序中的表达量相对较高,KAR1可明显受热激处理和高渗透胁迫所诱导。为进一步分析KAR1在脂质代谢和植株生长发育中的作用,本研究还分离获得kar1突变体,并创建KAR1超表达植株。结果表明KAR1的缺失对正常条件生长的植株没有产生不利影响。在热激处理条件下,kar1突变体植株叶片18:3脂肪酸含量显著低于野生型,并导致植株耐热性降低,而超表达KAR1则增加了 18:3脂肪酸含量和植株的耐热性。这些结果表明在正常生长条件下KAR1的缺失可被其它同源KAR所补偿,但在热激等逆境胁迫下则起重要作用。