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森林与环境学报 2018年第2期38卷 156-163页

作者：吕晓杰潘德灼李健陈世品陈伟福建农林大学生命科学学院福建福州350002 福建农林大学林学院福建福州350002

以普通油茶品种"闽43"种仁为试验材料,应用转录组测序技术分析油茶种仁成熟阶段中3个发育时期转录组的表达差异,探讨油茶种子油脂代谢的分子机制。转录组测序结果发现,与脂肪酸和甘油三酯代谢相关的4个基因乙酰辅酶A羧化酶羧基转移酶α... 详细信息

以普通油茶品种"闽43"种仁为试验材料,应用转录组测序技术分析油茶种仁成熟阶段中3个发育时期转录组的表达差异,探讨油茶种子油脂代谢的分子机制。转录组测序结果发现,与脂肪酸和甘油三酯代谢相关的4个基因乙酰辅酶A羧化酶羧基转移酶α亚基基因(ACCase α-CT)、β酮脂酰合酶基因(KASⅢ)、长链酰基辅酶A合酶基因2(LACS2)和甘油三磷酸酰基转移酶基因4(GPAT4)随着油茶籽的成熟,表达水平呈上升趋势。4个基因的RT-q PCR的分析结果与转录组数据一致,此外,种仁的含油量的变化趋势与4个基因的表达水平相一致。研究结果表明,4个基因在油茶籽油脂代谢过程中发挥重要作用,有助于油茶籽含油量的增加。

关键词：油茶转录组油脂合成代谢差异表达基因

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千年桐果实发育特征及油脂合成代谢研究

千年桐果实发育特征及油脂合成代谢研究

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作者：李静中南林业科技大学

学位级别：硕士

千年桐（Vernicia montana）是大戟科油桐属落叶乔木,其干种仁含油率可高达40%-60%,是生产生物柴油的重要木本油料树种。千年桐种子榨出来的油称为桐油,桐油具有比重轻、干燥快、抗酸碱、耐腐蚀等特性,是制作环保涂料和新型复合材料的... 详细信息

千年桐（Vernicia montana）是大戟科油桐属落叶乔木,其干种仁含油率可高达40%-60%,是生产生物柴油的重要木本油料树种。千年桐种子榨出来的油称为桐油,桐油具有比重轻、干燥快、抗酸碱、耐腐蚀等特性,是制作环保涂料和新型复合材料的良好原料。千年桐果实产量、种仁含油率及桐油质量等经济性状是衡量其经济价值的重要指标。因此,为研究千年桐果实发育及油脂积累规律,本研究以不同发育时期的千年桐果实和种子为试验材料,使用形态学、生理生化学、显微分析学、转录组学、生物信息学等研究手段,对千年桐果实生长发育过程中其内外观形态特征变化、种仁内含物成分动态变化、种仁中油脂合成及积累规律进行研究,旨在全面掌握千年桐果实发育及油脂积累规律,为千年桐良种选育及培育高油品种提供科学依据。研究结果表明:1.千年桐果实发育过程中,鲜果重的生长曲线呈“双S”型,果实纵横径、种籽纵横径和鲜籽重的生长曲线均呈“单S”型。果实的体积和重量在18WAF（9月中旬）之前表现为先快速增加再缓慢增长,在18 WAF（9月中旬）之后,果实的体积及重量无明显变化。其中,果实膨大期为7-10 WAF（6月下旬-7月下旬）,10 WAF（7月下旬）左右,果实纵横径分别可达到成熟期的88.66%和89.54%。2.千年桐种子含水率、种仁含油率的测定结果表明:随着果实的生长发育,其种子含水率和单粒种仁含油量变化曲线均呈现“单S”型,种仁含油率变化曲线呈“双S”型,且随着含水率的逐渐减少,其含油率逐渐增加。为了解种仁细胞中油脂积累动态变化过程,采用冷冻切片、尼罗红染色与激光共聚焦观察相结合的技术,观察胚乳细胞中油体分布规律。结果表明:果实发育初期,种仁含油率低,油体仅分布在细胞壁的边缘,或稀疏地散布在细胞内部,油体数量少且体积较小。随着果实的不断发育,种仁含油率不断提高,油体逐渐向细胞中间分布,排列更紧密,且油体数量增多、体积变大到果实成熟时期,油体充满整个细胞。其种仁中可溶性蛋白、淀粉、可溶性糖、还原性糖的含量基本随着果实发育均呈“双S”型变化趋势。在果实生长发育的中后期13-15 WAF（8月中旬-8月下旬）,由于其体积及重量趋于稳定,形态建成已基本完成,果实进入营养快速积累阶段;此期间,随着可溶性性糖、还原性糖及淀粉含量逐渐降低,种仁中的油脂快速积累。3.千年桐桐油脂肪酸组分在不同的发育时期存在一定的差异。本研究采用气相色谱法对10个时期种仁的脂肪酸组成进行了测定。分析结果表明,随着果实发育,桐油中不饱和脂肪酸含量逐渐升高,饱和脂肪酸含量逐渐降低。成熟时期桐油中不饱和脂肪酸含量约为92%,饱和脂肪酸含量约为8%。千年桐桐油主要含有7种脂肪酸组分,包括4种不饱和脂肪酸和3种饱和脂肪酸。不饱和脂肪酸为油酸（C18:1）、亚油酸（C18:2）、亚麻酸（C18:3Δ9,12,15）、桐酸（C18:3△9,11,13）,饱和脂肪酸含有棕榈酸（C16:0）、硬脂酸（C18:0）和花生酸（C20:0）。千年桐成熟时期桐油的碘值为190.80,表明桐油中的脂肪酸双键数较多,不饱和度高;酸值为0.8602mg/g,皂化值为174.97mg/g,折光指数为1.5154,这些数据说明桐油中不饱和脂肪酸含量高,干燥性能好,桐油质量优。4.本研究采用HiSeq技术对千年桐4个果实发育关键时期（WAF 5、WAF 13、WAF 15及WAF 24）的种仁样品进行转录组测序,总共获得27 366条Unigene;按照时间顺序对4个不同发育时期的转录组数据进行两两比较分析,发现分别有3 592、2 764、1 837条差异表达基因上调,以及4 196、2 927、2 547条差异表达基因下调。在此基础上,对差异表达的Unigene进行GO分类和Pathway富集性分析,得到132个代谢途径,与油脂合成代谢途径密切相关的主要包括甘油磷脂代谢（ko00564）、甘油酯代谢（ko00561）、α-亚麻酸代谢（ko00592）、脂肪酸生物合成（ko00061）、亚油酸生物合成（ko00591）、花生四烯酸代谢（ko00590）等。千年桐种仁转录组脂肪酸生物合成途径中包含了9个蛋白家族共33个unigene,其中丙二酰单酰CoA酰基载体蛋白转酰酶（mCAT）、3-羟烷基酰载体蛋白脱水酶（FabZ）、烯酯酰酰基载体蛋白还原酶（ACPR）、硬脂酰-酰基载体蛋白脱饱和酶（SAD）、酯酰酰基载体蛋白合成酶（ACPS）和油酰酰基载体蛋白硫酯酶（FAT）,这6个基因的表达水平在种仁发育前期均呈逐渐升高的表达模式,在发育后期则呈逐渐降低的表达模式,说明酰基载体蛋白基因的表达与油脂积累呈负相关,预示了在今后的相关研究中应重点关注这些基因的参与,深入分析它们在千年桐油脂合成代谢过程中独特的作用机理,以便于提高千年桐种仁含油率。

关键词：千年桐果实发育桐油脂肪酸油脂合成代谢

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微藻高油脂化基因工程研究策略

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化学进展 2012年第7期24卷 1413-1426页

作者：冯国栋程丽华徐新华张林陈欢林浙江大学化学工程与生物工程学系杭州310027 浙江大学环境工程系杭州310058

石化能源危机与全球气候变化已成为人类的两大重要难题。生物柴油作为可替代普通柴油的环境友好且可再生的能源受到普遍关注。相比植物油和动物脂肪生产,藻类油脂产率高且容易培养,被认为是未来生物柴油发展的重要原料之一。通过转基因... 详细信息

石化能源危机与全球气候变化已成为人类的两大重要难题。生物柴油作为可替代普通柴油的环境友好且可再生的能源受到普遍关注。相比植物油和动物脂肪生产,藻类油脂产率高且容易培养,被认为是未来生物柴油发展的重要原料之一。通过转基因技术强化油脂代谢途径,提高富油微藻含油量,已经成为新的研究热点。已有植物研究表明,增强甘油酯酰基转移酶表达,可以提高Kennedy途径代谢中间体通量,从而增加甘油三酯(TAG)的积累。本文综述了微藻油脂代谢途径的国内外研究现状和提高油脂积累的代谢调控策略;详细阐述了基于植物油脂合成强化的成功经验,通过增强微藻Kennedy途径对提高TAG生物合成的重要作用;讨论了当前转基因微藻的遗传转化方法及其需要解决的关键性科学技术问题;分析了基因工程技术调控微藻脂类代谢途径生产高油脂的可能性,并对该研究的发展进行了展望。

关键词：富油微藻三羧酸甘油酯生物柴油油脂合成代谢基因工程

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甘蓝型油菜（Brassica napus）酰基辅酶A结合蛋白BnACBP6克隆表达和功能研究

甘蓝型油菜（Brassica napus）酰基辅酶A结合蛋白BnACBP6克隆表达...

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作者：田婧华中师范大学

学位级别：硕士

油菜（Brassica napus）是我国长江中下游区域重要经济油料作物,为我国植物油脂生产提供原料。植物油脂不仅是食用油的主要组成部分,更是生物柴油的原料。植物油脂产量提高可以缓解我国能源不足、环境污染的现状,更能直接解决我国食用... 详细信息

油菜（Brassica napus）是我国长江中下游区域重要经济油料作物,为我国植物油脂生产提供原料。植物油脂不仅是食用油的主要组成部分,更是生物柴油的原料。植物油脂产量提高可以缓解我国能源不足、环境污染的现状,更能直接解决我国食用油脂依赖进口来源的问题。植物油脂主要是以三酰甘油（TAGs）形式贮存在种子中,三酰甘油的形成需要酰基辅酶A结合蛋白（Acyl-CoA-bindingproteins,ACBPs）将脂肪酸转运至内质网,从而实现三酰甘油的积累。但ACBPs在油脂合成途径中的功能机制目前并未研究透彻。因此,探究ACBPs对油菜种子中油脂合成途径的影响以及其调控油菜籽油脂合成途径的机制,为油菜高含油量和高品质育种提供重要的线索。本研究以授粉后25天低含油量油菜种子（25DAPLFA）和授粉后25天高含油量油菜种子（25DAP HFA）为实验对象,通过磷酸化蛋白组比较分析,发现BnaA05g36060D在LFA磷酸化水平高于HFA,并命名为BnACBP6。通过对编码该蛋白的基因进行生物信息学分析,组织表达模式分析,亚细胞定位分析以及蛋白磷酸化功能分析,探究BnACBP6对油菜种子中三酰甘油合成的影响以及其作用。所得研究结果如下:***6编码胞质酰基辅酶A结合蛋白ACBPs是一类具有胞质酰基辅酶A结合功能的管家基因,其中BnACBP6基因CDS为650 bp,编码92个氨基酸。构建pET32a-BnACBP6重组质粒转化大肠杆菌BL21,成功诱导出His-BnACBP6,蛋白分子量为30 kDa。构建PC2300-NGFP-BnACBP6重组质粒并转入农杆菌中,侵入烟草下表皮细胞后,GFP荧光信号显示BnACBP6蛋白亚细胞定位于细胞质基质,与AtACBP6一致。BnACBP6在不同物种间氨基酸相似性达到90%以上,系统进化树分析表明BnA CBP6与AtACBP6同源。BnACBP6蛋白二级结构分析和蛋白三级结构预测表明BnACBP6具有ACBPs家族共有的酰基辅酶A结合域。***6在种子油脂合成时期高表达利用荧光定量PCR检测野生型甘蓝型油菜各个组织中BnACBP6表达量,发现BnACBP6在25 DAP种子中高表达。进一步分析BnACBP6在HFA和LFA不同发育时期（15,25,35,45,50 DAP）种子表达量,结果显示,BnACBP6在整个种子油脂合成时期优势表达。该结果说明,BnACBP6蛋白参与了油菜种子油脂合成的整个过程。***6蛋白在LFA种子中磷酸化水平较高前期差异磷酸化蛋白组的研究发现,BnACBP6蛋白的磷酸化主要发生在第88位丝氨酸残基。针对BnACBP6第88位磷酸化位点设计了十四肽序列后,制备BnACBP6磷酸化抗体和非磷酸化抗体,用以检测HFA和LFA授粉后25天种子总蛋白,结果发现:在HFA和LFA中,BnACBP6蛋白总量没有差异,但在LFA中磷酸化BnACBP6蛋白表达量是HFA中的1.5倍。结果说明BnACBP6蛋白磷酸化可能影响油菜种子油脂合成。4.过量表达BnACBP6促进油菜种子脂肪酸的积累分别构建了BnACBP6过量表达以及第88位丝氨酸点突变重组质粒,通过农杆菌侵染下胚轴转化方法,获得油菜转基因材料。利用气相色谱分析转基因材料种子中TAGs含量和脂质组分,结果显示相较于野生型,BnACBP6过量表达以及丝氨酸未磷酸化油菜籽中TAGs含量上升;脂质组分分析显示,BnACBP6过量表达以及磷酸化位点点突变油菜籽中C18:1脂肪酸含量下降,C20:1和C22:1脂肪酸含量增加。该结果表明,BnACBP6丝氨酸未磷酸化和过量表达促进脂肪酸向内质网转运,超长链脂肪酸的积累。***6与E3泛素连接酶Bn0351相互作用利用免疫共沉淀与质谱联用技术筛选BnACBP6互作蛋白,结果发现E3泛素连接酶Bn0351和蛋白激酶Bn3674可以与BnACBP6互作。通过pull-down和CoIP技术验证了 BnACBP6与Bn0351存在互相作用。***6蛋白磷酸化影响蛋白质稳定性提取BnACBP6丝氨酸磷酸化位点点突变转基因油菜种子总蛋白,利用GFP抗体定量,泛素抗体检测。结果表明,磷酸化BnACBP6蛋白泛素化水平更高。在烟草叶片中注入BnACBP6过量表达以及丝氨酸磷酸化位点点突变重组质粒,72h后提取叶片总蛋白,GFP抗体检测蛋白水平,结果显示,丝氨酸磷酸化后BnACBP6蛋白稳定性更低。这说明,BnACBP6蛋白磷酸化影响其蛋白稳定性,从而影响BnACBP6在种子中油脂合成的功能。在cell free蛋白降解系统中外源添加BnACBP6蛋白后,分别加入DMSO和蛋白酶体抑制剂MG132。Western检测两组0,30,60,90,120

关键词：酰基辅酶A结合蛋白油脂合成代谢泛素/26s蛋白酶体体系蛋白磷酸化

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圆红冬孢酵母脂肪酸合酶的生物信息学分析

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中州大学学报 2020年第1期37卷 117-120页

作者：康静刘玉青胡焕焕丰慧根新乡医学院生命科学技术学院河南新乡453003

对圆红冬孢酵母脂肪酸合酶进行生物信息学分析并构建系统进化树。利用MEGA7.0软件构建出系统进化树,应用ProtParam,ProtScal,TMHMM,SigalP,Kinasephos,PredictNLS,NPSA和SMART等生物信息学方法,分别对蛋白质的理化性质、跨膜区、信号肽... 详细信息

对圆红冬孢酵母脂肪酸合酶进行生物信息学分析并构建系统进化树。利用MEGA7.0软件构建出系统进化树,应用ProtParam,ProtScal,TMHMM,SigalP,Kinasephos,PredictNLS,NPSA和SMART等生物信息学方法,分别对蛋白质的理化性质、跨膜区、信号肽,以及核输出信号、二级结构和结构域进行预测。结果表明,该脂肪酸合酶在进化过程中相对比较保守,是亲水性蛋白;它存在跨膜结构;它没有信号肽但有核输出信号;它的二级结构有多个α-螺旋与延伸链;它有6个保守结构域。

关键词：圆红冬孢酵母脂肪酸合酶油脂合成代谢生物信息学分析

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