油莎豆油体蛋白基因Oleosin的全基因组鉴定及功能分析

作     者：陈晨 王会伟 李春鑫 王树峰 程珊 朱雅婧 宋万献 张向歌 

作者机构：河南省农业科学院经济作物研究所 

出 版 物：《植物遗传资源学报》 (Journal of Plant Genetic Resources)

年 卷 期：2024年

核心收录：

学科分类：09[农学] 0901[农学-作物学] 

基　　金：河南省重大科技专项(211100110100) 河南省重点研发与推广专项(科技攻关)项目(232102110188&242102110305) 河南省中央引导地方科技发展资金(Z20231811175)资助 

主　　题：油莎豆 油体蛋白 基因家族 组织表达分析 功能验证 

摘      要：油体蛋白（Oleosin）是油体表面含量最丰富的蛋白，对植物油体形成和油脂储存起着至关重要的作用。油莎豆（Cyperus esculentus L.）是一种独特的块茎类油料作物，探究油莎豆中Oleosin基因家族特征及筛选响应油脂储存的关键Oleosin基因对于解析其块茎储存油脂的调控机理具有重要意义。本研究利用生物信息学方法对油莎豆和其他多个物种中Oleosin基因家族成员进行了系统进化及共线性分析，并进一步开展了CeOLEs的组织表达分析、不同组织的油脂含量检测以及拟南芥过表达CeOLEs功能验证。生物信息学分析显示，油莎豆全基因组共鉴定到6个的Oleosin基因家族成员（CeOLE1 - 6），数目相对较少，分布在3个进化谱系（U、SL和SH亚家族），同玉米、水稻的Oleosin基因家族成员存在较高的进化保守性和共线性。qPCR分析显示，6个CeOLEs在油莎豆块茎中表达水平较高，而在根、叶、分蘖节、匍匐茎等组织中表达水平极低。相应地，油脂含量检测发现，油莎豆块茎中油脂含量可达24.68%，而根、叶、分蘖节和匍匐茎中油脂含量均小于1.00%。可以看出，油莎豆油脂含量可能与CeOLEs的表达水平密切正相关。另外，通过不同发育时期块茎的CeOLEs表达水平和油脂含量分析，发现CeOLE1、CeOLE2、CeOLE3和CeOLE5的表达水平较高，并且它们的表达模式与块茎中油脂含量变化速率一致（先升后降），说明这4个CeOLEs可能是影响油莎豆块茎中油脂含量的关键基因。拟南芥中过表达CeOLE1、CeOLE2、CeOLE3和CeOLE5均可显著提高拟南芥种子的油脂含量，验证了这4个CeOLEs在油脂储存中的功能。综上所述，本研究结果明晰了油莎豆中Oleosin基因家族特征，筛选和功能验证了响应油脂储存的关键Oleosin基因，为进一步的油莎豆油脂储存机制解析及遗传改良奠定基础。