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1.
甘油三磷酸酰基转移酶(GPAT)基因编码参与植物油脂生物合成的酶。为了提高油菜籽含油量,促进油菜增产增油,改善菜籽油脂肪酸组分,克隆甘蓝型油菜Napin启动子与三酰甘油合成相关基因BnGPAT9,构建pBI121-Napin-BnGPAT9植物过表达载体,利用农杆菌介导法转化拟南芥,采用气相色谱法分析种子中脂肪酸组分,通过索式抽提法测定种子中油脂含量,研究在种子中过表达BnGPAT9基因对种子油脂合成的影响。Napin启动子在线分析表明,克隆到的启动子具有大量TATA-box、CAAT-box以及ABRE、GCN4等特征元件,完全具备种子特异性表达功能;种子中脂肪酸组分分析显示,拟南芥种子中油酸(C18∶1)含量提高0.70～1.01百分点,亚油酸(C18∶2)和芥酸(C22∶1)含量降低;拟南芥种子含油量测定结果显示,种子中含油量显著增加1.91～2.56百分点。综上,甘蓝型油菜BnGPAT9基因对植物油脂合成具有重要作用,利用Napin启动子在拟南芥种子中过表达BnGPAT9基因可提高种子含油量并改善脂肪酸组成成分,为BnGPAT9基因应用于油菜油脂改良方面打下一定基础。 相似文献
2.
《分子植物育种》2021,19(17):5688-5695
脂肪酸延伸酶1基因FAE1和Δ~(12)-脂肪酸脱饱和酶基因FAD2是植物脂肪酸生物合成途径中的两个关键酶基因,在同一甘蓝型油菜品种CY2中对这两个关键酶基因进行单表达和双表达遗传调控获得五种不同类型的具有相同遗传背景的转基因株系。本研究分析比较了种植于相同环境条件下的五类转基因株系及野生型对照的种子脂肪酸组成和含油量,结果表明,两基因单独和双重调控可显著改变油酸、亚油酸、亚麻酸、花生烯酸和芥酸等多种脂肪酸含量,其中两个内源目标基因同时沉默种子中的油酸含量从20.5%提高到了82.8%,拟南芥FAE1基因籽粒特异表达种子中的芥酸含量由43.9%增加到了60.2%。与野生型对照相比,五类转基因种子中的十八碳不饱和脂肪酸相对比率和油酸脱饱和比例均发生了显著变化。此外,增强FAE1基因表达后种子含油量有所提高,而沉默两个目标基因的表达则使种子含油量降低,表明两个关键酶基因调控对油脂合成与积累也产生一定影响。 相似文献
3.
为探讨沙棘非种子组织(果肉)和种子油脂合成积累与源汇基因表达间的关系,以2016年不同发育时期(7月10日,7月26日,8月11日,8月26日)的品系"TF-23"果实为材料,利用氯仿甲醇法测定果肉和种子含油量,采用q RT-PCR方法分析油脂合成源基因(GPD1)和汇基因(DGAT1,DGAT2)在果肉和种子间的表达差异及其对油脂合成积累的影响。结果表明:(1)沙棘果实发育过程中,果肉和种子含油率均呈逐渐上升趋势,但果肉的油脂合成积累速度快于种子,且果肉含油率20.62%明显高于种子6.16%。(2)源基因GPD1在果肉发育过程中一直维持在较高水平,明显促进了果肉TAG合成前体G3P的高效合成,而同期汇基因DGAT1和DGAT2的高表达则促进了TAG的高效积累;相反,种子发育过程中,源基因GPD1表达量非常低,而同期的DGAT1基因表达维持在较低水平且呈略微下降趋势,限制了种子油脂的合成积累。(3)沙棘非种子组织(果肉)和种子油脂合成积累的显著差异源于源基因GPD1和汇基因DGAT1协同表达的差异。本研究可为进一步培育果肉和种子含油量均高的沙棘良种提供科学参考。 相似文献
4.
为研究紫斑牡丹种子油脂合成积累与相关基因(GPD1, DGAT1和DGAT2)表达间的关系,以四个不同发育期(6月20日, 7月7日, 7月17日和7月27日)的种子为材料,氯仿甲醇法测定种子含油率,实时荧光定量PCR方法分析基因的表达模式,分析相关基因在不同发育期种子中的表达差异及其对油脂合成积累的影响。结果表明:(1)不同发育期紫斑牡丹种子含油率呈不断升高趋势,在6月20日至7月27日的38 d内,从4.21%上升到18.38%;(2)调控油脂合成的源基因GPD1和汇基因DGAT1与DGAT2在发育前期的紫斑牡丹种子中的表达呈快速上升趋势,且表达量均在7月7日达到最高值;随后源汇基因的表达均不断降低。紫斑牡丹发育前期种子中源(GPD1)汇(DGAT1和DGAT2)基因的协同高表达,既促进合成了更多的TAG前体G3P,又促进了TAG积累。源基因GPD1表达量增加了2.44倍,汇基因DGAT1和DGAT2分别增加5.16倍和3.83倍,促成种子含油量增加了2.77倍。这可为深入理解紫斑牡丹种子油脂合成积累提供理论依据,对后续开展高油紫斑牡丹的分子育种具有重要意义。 相似文献
5.
为探究甘蓝型油菜中BnaPDAT1基因表达特性与油脂合成之间的关系。选用2个含油量具有显著差异的甘蓝型油菜双低品系855(49. 72%)和868(35. 06%),以qRT-PCR方法检测BnaPDAT1各拷贝在两品系油菜中的表达规律,同时以薄层层析(TLC)和气相色谱(GC)检测两品系油菜中TAG的积累规律。结果表明:授粉后种子中BnaPDAT1基因及其3个拷贝表达量均呈先升高后降低的趋势,花、叶片中均有BnaPDAT1表达,三拷贝表达存在差异,但表现整体调控的特点。两品系油菜叶(Bna A10. PDAT1除外)和授粉后20 d的种子中BnaPDAT1及其3个拷贝表达量具有极显著差异,其余各时期两品系间表达差异规律不明显,BnaPDAT1在高含油量品系855中授粉后20 d表达量为全生育期最高值(11. 100 9),是868的5. 07倍;叶中表达量8. 858 6,为868的7. 34倍,表达特性与Bna C09. PDAT1相似。两品系油菜种子TAG含量变化均呈S型,授粉20 d后油脂合成进入快速增长阶段,授粉后35 d进入缓慢增长期;授粉后30 d以前TAG含量品系间差异不大,授粉后35 d开始出现差异,授粉后40 d差异进一步扩大并趋于稳定。BnaPDAT1基因表达和种子TAG含量变化没有明显的直接关系,但高含油品系中BnaPDAT1基因表达值明显高于低含油品系。 相似文献
6.
《分子植物育种》2021,19(16):5496-5502
高含油油菜可提高单位面积产油量,因而受到广泛关注,但不同含油量油菜种子中代谢物的差异尚未清楚。本研究以2个含油量不同的甘蓝型油菜近等基因系授粉后20～35 d种子为材料,使用超高效液相色谱-四极杆飞行时间质谱分析不同含油量材料间代谢物差异。以低含油量材料为对照,共筛选出46种差异代谢物,其中24种与油脂合成通路相关,14种与脂肪酸合成通路相关,3种与糖代谢相关,2种与维生素代谢相关,1种与激素代谢相关,2种与花青素代谢相关。高含油油菜种子种固醇、花青素、硬脂酸、亚油酸等脂肪酸较高,亚麻酸含量较低。该结果有助于揭示油菜种子中油脂合成的机制,可为高含油油菜育种提供参考。 相似文献
7.
二酰甘油酰基转移酶(DGATs)是肯尼迪途径中三酰甘油合成的限速酶,DGAT3基因是DGAT基因家族重要成员之一,参与植物体内油脂代谢。为进一步探索甘蓝型油菜BnDGAT3基因功能,本研究通过查找拟南芥AtDGAT3 (AT1G48300),并在Brassica Database数据库检索到2条甘蓝型油菜DGAT3序列,以此为参考序列设计引物,在甘蓝型油菜W0111中克隆了大小均为1 071 bp的BnDGAT3两个拷贝,分别命名为BnDGAT3-1、BnDGAT3-2;经双酶切技术,构建pBI101-DGAT3-35S载体,并转化根癌农杆菌GV3101。2条BnDGAT3序列经生物信息学预测结果显示:BnDGAT3编码的氨基酸均为356,理论分子量约38 442.55 Da;BnDGAT3蛋白的二级结构大致相同且无跨膜结构,由具有TRX-like Fds及含有类似TRX-like Fd结构域的蛋白组成,属于TRX-like Fdfamily超基因家族;BnDGAT3均含有相同数目的外显子和内含子,分别位于A08、C08染色体上。本研究克隆的BnDGAT3经生物信息学分析表明该基因是DGAT3基因家族成员,为进一步探索甘蓝型油菜BnDGAT3基因功能及油菜分子育种提供帮助。 相似文献
8.
甘蓝型油菜是主要的油料作物之一,种子含油量一般在35%～50%。油脂主要储存于油菜种子胚中,胚主要由子叶[包括外子叶(OC)和内子叶(IC)和胚轴(EA)]组成。低芥酸油菜品种皖油20号(WY20)种子不同部位的含油量存在显著差异。WY20的胚中, OC含油量最高, EA含油量最低。同时,脂肪酸组成在种子不同部位也存在差异, EA中棕榈酸(C16:0)、亚油酸(C18:2)及二十碳酸(C20:0)的比例均显著高于子叶,特别是C16:0在EA中的比例约为子叶的2倍。而油酸(C18:1)及二十碳烯酸(C20:1)在子叶中的比例均显著高于EA。硬脂酸(C18:0)在OC中含量最低,在IC和EA中无差别。亚麻酸(C18:3)则在OC中含量最高,在IC和EA中无差异。对发育34d种子的IC、OC和EA进行转录组分析,将三个部位中基因表达定量分析的结果两两比较后共发掘出7192个差异表达基因,其中OC和IC之间差异表达基因数目较少,子叶和EA间有较多的差异表达基因。子叶和胚轴中的差异表达基因富集在光合作用、脂肪酸代谢和叶绿素合成等生物学过程。基因功能注释显示,差异表达基因中有355个和脂质代谢相关,且多集中在质体中脂肪酸从头合成途径。本研究表明油脂合成途径关键基因的差异调控是造成油菜种子不同部位含油量和脂肪酸组成差异的主要因素。 相似文献
9.
为探讨文冠果种仁油脂合成积累与源汇基因表达的关系,以品系‘12-03’4个不同发育期(6月22日,7月6日, 7月19日和8月1日)的种仁为材料,利用氯仿甲醇法测定含油率,q RT-PCR方法分析油脂合成源基因(GPD1)和汇基因(DGAT1, DGAT2)在种仁中的表达差异及其对文冠果油脂快速合成积累的影响。结果表明:(1)文冠果种仁发育期,含油率呈快速上升趋势,从6月22日到8月1日的40 d,由6.69%上升到45.10%;(2)源基因GPD1和汇基因DGAT1与DGAT2在种仁发育前期中的表达量均呈快速上升趋势,且GPD1和DGAT2的表达量在7月19日达到最高值;随后的种仁成熟期,GPD1表达量迅速降低,而DGAT1的表达量则略有上升。源基因GPD1在种仁发育前期高表达,促进合成更多的TAG前体G3P,而种仁发育成熟期高表达的汇基因DGAT1和DGAT2则促进了TAG的持续积累。文冠果种仁发育期的油脂快速合成积累源于调控油脂合成的关键源基因(GPD1)和汇基因(DGAT1)的协同高表达,源基因GPD1表达量增加2.11倍和汇基因DGAT1表达量增加4.63倍,促成种仁含油量增加6.2倍。本研究可为理解木本油料种子油脂快速合成积累机制提供理论依据。 相似文献
10.
为了探讨农大D666含油量超亲遗传的分子机制,以及籽仁含油量与油脂合成酰基转移酶基因(GPAT9,LPAAT,DGAT1-2)表达水平的相关性,选取油脂积累的三个关键期R4、R5和R6期荚果的籽仁,进行荧光定量PCR检测,分析了高油品系农大D666及其亲本不同发育时期籽仁内三类酰基转移酶基因的表达量,结果表明:在检测的3个材料中属于B染色体组的GPAT9-B和DGAT1-2B表达量明显高于A染色体组的部分同源基因GPAT9-A和DGAT1-2A,属于A染色体组LPAAT-A表达量明显高于B染色体组的LPAAT-B。农大D666的3类酰基转移酶基因表达量随荚果发育时期变化的模式与两个亲本、以及两个亲本间存在差异。农大D666的GPAT9-A表达量不同发育时期籽仁间无差异,其余基因随着荚果发育表达量逐渐升高。在R6期籽仁中,农大D666的GPAT9-B、GPAT9、DGAT1-2A、DGAT1-2B、DGAT1-2表达量均极显著高于两个亲本品种。DGAT1-2和GPAT9、LPAAT表达量的比值与种子最终含油量存在明显正相关。在发育的花生种子油脂积累的过程中,DGAT1-2和GPAT9、LPAAT表达量需要维持一定的协调性才有利于油脂的积累,从本研究中可得出R5期DGAT1-2和GPAT9、LPAAT表达量之间协调性较好,有利于油脂的合成与积累。推测高油品系农大D666含油量高的原因与R5期DGAT1-2和GPAT9、LPAAT表达量的相对值大小及R6期GPAT9、DGAT1-2的高表达有关。 相似文献
11.
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为研究紫斑牡丹种子C18不饱和脂肪酸的高积累与相关基因SAD、FAD2、FAD3、FAD7和FAD8表达间的关系,以四个不同发育时期(6月20日, 7月7日, 7月17日和7月27日)的种子为材料,利用气相色谱飞行时间质谱测定种子油脂的脂肪酸组成,采用实时荧光定量PCR方法分析相关基因的表达模式,分析相关基因在不同发育期种子中的表达差异对种子油脂中碳十八不饱和脂肪酸积累的影响。结果表明:(1)紫斑牡丹种子油脂的不饱和脂肪酸占总脂肪酸的94.09%,其中碳十八不饱和脂肪酸占93.84%;不同种子发育期的油酸和亚麻酸呈一直上升趋势,而亚油酸则呈一直下降趋势;(2)种子发育过程中,KAR基因的持续上调表达合成了更多的C16:0-ACP;FATB和Δ9D基因下调表达,分别减弱了C16:0-ACP向棕榈酸和棕榈油酸的转化,KASⅡ基因的高表达促进了C16:0-ACP向C18:0-ACP的转化,为C18脂肪酸合成提供了充足原料;(3)种子发育过程中,SAD基因持续上调表达加快了种子中油酸的合成积累;FAD2基因表达量一直维持在相对较高水平,保证了种子油脂亚油酸占比一直在20%以上;发育初期FAD3基因表达量和发育末期FAD8基因表达量的迅速上升,加快了亚麻酸的合成。紫斑牡丹种子C18不饱和脂肪酸的高积累主要来源于SAD、FAD2、FAD3和FAD8基因的协同高表达。这为理解种子油富集碳18不饱脂肪酸的基因调控机制提供了理论依据,对木本油料油脂脂肪酸组份的遗传改良具有重要意义。 相似文献
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油菜(Brassica napus L.)是中国食用植物油的主要来源,提高种子含油量是增加菜籽油供应最为有效的方法。本研究利用4个油菜自交系授粉后25 d、35 d、45 d的种子转录组数据分析,筛选出43个与油脂合成相关基因,其中33个基因持续上调表达, 10个基因持续下调表达,主要基因包括BnLEC1、BnABI5、BnOLEO4和BnOBAP1a等。同时,结合50份半冬性甘蓝型油菜重测序数据,检测到与含油量显著相关3个SNP、9个SNP分别定位到BnOBAP1a-A10和BnABI5-A05,其中BnOBAP1a-A10＿Hap1对应材料含油量显著高于Hap2, BnABI5-A05＿Hap1对应材料含油量显著高于Hap3。此外,利用WGCNA构建基因共表达网络发现, BnOBAP1a与BnABI5通过3个转录因子LEC1、HMGB3、HTA11间接相连,形成了潜在调控的分子网络,影响种子油脂积累。这些结果有利于我们开发单体型功能标记进一步提高油菜籽含油量。 相似文献
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甘蓝型油菜是重要的油料作物之一,随着对油脂需求的日益增加,高含油量油菜育种有着很重要的现实意义。本研究克隆了甘蓝型油菜BnABCG8基因,全长1 722 bp,编码573个氨基酸。通过生物信息学分析,发现BnABCG8蛋白是一类典型的半分子ABC转运蛋白,具有"NBD-TMD"排列的结构域特点。系统进化分析表明,BnABCG8与拟南芥ABCG(WBC)亚家族亲缘关系较近。半定量PCR以及荧光定量PCR发现,BnABCG8基因在甘蓝型油菜根、茎、叶、花以及长角果等不同部位均有表达,在长角果中表达量最高,意味着BnABCG8极有可能参与脂质的运输调控植物的生长发育。 相似文献
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甘蓝型油菜蔗糖磷酸合酶(SPS)基因家族成员鉴定及表达分析 总被引：1，自引：0，他引：1
蔗糖磷酸合酶(sucrose phosphate synthase, SPS)是调控植物蔗糖合成的限速酶, 对光合产物的转运和积累有重要影响。利用拟南芥SPS蛋白保守结构域在甘蓝型油菜基因组数据库鉴定出11个甘蓝型油菜SPS基因家族成员, 根据系统进化分析将其分成A、B和C共3个亚家族。基因结构预测表明, SPSC-1有5个外显子, 其他SPS基因均有11~15个外显子。顺式作用元件分析表明, 油菜SPS基因除含基本的启动子保守元件外, 还含有许多与逆境和激素响应相关的顺式作用元件。实时荧光定量PCR结果表明, BnSPSA1在花中表达量最高, BnSPSA2在各组织中均有不同程度的表达, BnSPSB只在叶、蕾和花中表达, BnSPSC在叶中表达量最高, 在蕾和花中有少量表达而在其他组织中基本不表达, 说明SPS基因在甘蓝型油菜中的表达具有明显的组织特异性; BnSPSA1和BnSPSC在高生物产量油菜叶片中的表达高于低生物产量油菜, BnSPSB则在低生物产量油菜中的表达量更高, 说明SPS基因与油菜生物产量密切相关。本研究为油菜SPS基因的功能研究和利用奠定了基础。 相似文献
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蔗糖非发酵相关蛋白激酶(sucrose non-fermenting-1-related protein kinase,SnRK)是植物中广泛存在的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶,它们参与调控植物的信号传导、逆境响应和种子生长等生物学过程。为了解析甘蓝型油菜(Brassica napus L.)中SnRK基因家族的性质及其对种子含油量的影响,本研究对BnSnRK基因家族的系统进化、基因结构、蛋白质理化性质、保守基序、蛋白质二级结构、顺式作用元件和亚细胞定位预测等进行分析,并通过候选基因关联分析、单倍型分析和qRT-PCR筛选影响种子含油量的BnSnRK基因。结果显示,鉴定得到92个BnSnRK成员,分为3个亚族,分布于甘蓝型油菜19条染色体上,亚族之间蛋白质理化性质差异显著。多数基因拥有7~14个外显子;同一亚族的motif分布情况更相似。BnSnRK家族主要在细胞质中表达,蛋白质二级结构主要以α-螺旋和不规则卷曲为主。关联分析筛选出与油菜种子含油量相关的12个家族成员,基因BnaC02g10730D可能负向调控甘蓝型油菜种子含油量,基因BnaA07g12290D、BnaA10g22850D、BnaA08g18050D、BnaC04g44390D可能正向调控甘蓝型油菜种子含油量。不同环境之间种子含油量差异显著,且与含油量相关的12个成员均含有MYB、MYC和ABA响应元件,环境特异的含油量关联基因可能与植物非生物胁迫响应相关。本研究为BnSnRK基因功能验证及育种工作提供了理论参考。 相似文献
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甘蓝型油菜磷脂二酰甘油酰基转移酶(BnPDAT1) cDNA的克隆和功能鉴定 总被引：2，自引：0，他引：2
磷脂二酰甘油酰基转移酶(phospholipids:diacylglycerol acyltransferase, PDAT1)是植物三酰甘油(triacylglycerol, TAG)合成的关键酶。本文在甘蓝型油菜湘油15号cDNA中克隆到3个PDAT1全长编码序列(coding sequence, CDS), 经比对分别定位于A02、A10、C09染色体, 分别命名为BnPDAT1-A02、BnPDAT1-A10和BnPDAT1-C09, 其序列长分别为1998、2002和2005 bp, 各自编码665、666、667个氨基酸。预测BnPDAT1基因编码蛋白定位于细胞质膜, 具有典型的PDAT1保守结构域。多序列比对和进化分析表明BnPDAT1基因编码蛋白与甘蓝、拟南芥、亚麻芥PDAT1蛋白具有较高的同源性。酵母互补实验证实该基因编码蛋白具有PDAT1酶活性。BnPDAT1基因在湘油15号中的表达现先上升后降低趋势, 在开花后25~30 d达最大值, 但3个拷贝的表达变化规律存在差异。 相似文献
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氮肥作为植物生长最重要营养元素，其施用量的多少也是至关重要的。为了研究氮肥施用量对油菜含油量以及相关基因表达水平的影响，本研究以甘蓝型油菜宁油22作为材料，在0 kg/hm2、320 kg/hm2和640 kg/hm2三个不同氮肥水平下分别测定宁油22种子和角果皮的含油量，同时检测G3PDH和PK基因在不同氮肥水平下以及不同组织中的表达含量。结果发现，随着施氮量的增加，宁油22含油量下降，在0 kg/hm2和320 kg/hm2水平下下降不明显，在640 kg/hm2水平下明显下降，并且G3PDH和PK基因随着施氮量的增加，两个基因表达量均增强。本研究还分别分析了G3PDH和PK基因在种子跟角果皮中的比值以及开花30天后跟开花15天后的表达比，结果表明G3PDH基因在种子与角果皮的比值跟开花30天后跟15天后的表达比，均在640 kg/hm2水平下达到最高；PK基因在种子与角果皮中的比值在640 kg/hm2水平下达到最高，在开花30天后跟15天后的表达比在0kg/hm2水平下达到最大。 相似文献