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西伯利亚杏种仁脂肪酸合成的分子调控机制

西伯利亚杏种仁脂肪酸合成的分子调控机制

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作者：郜文雅沈阳农业大学

学位级别：硕士

西伯利亚杏(Armeniaca sibirica)具有生产高油脂的能力,是亚洲特有的优良木本油料植物,可作为食用油和生物柴油的重要原料。利用代谢组学和转录组学深入研究西伯利亚杏种仁脂肪酸合成的分子调控机制,筛选脂肪酸合成的关键酶基因并进行... 详细信息

西伯利亚杏(Armeniaca sibirica)具有生产高油脂的能力,是亚洲特有的优良木本油料植物,可作为食用油和生物柴油的重要原料。利用代谢组学和转录组学深入研究西伯利亚杏种仁脂肪酸合成的分子调控机制,筛选脂肪酸合成的关键酶基因并进行功能鉴定,为西伯利亚杏种仁脂肪酸含量的提高和品质的改善打下基础。主要研究结果如下:西伯利亚杏种仁脂肪酸合成的代谢组分析:(1)分析了西伯利亚杏种仁发育过程中各种脂肪酸(FAs)组分及其含量的动态变化。随着西伯利亚杏种仁的发育,总脂肪酸含量迅速增加,特别是从SⅡ到SⅣ阶段增加迅速。(2)在发育成熟阶段(SV)的西伯利亚杏种仁中,饱和脂肪酸的含量仅占总脂肪酸的10.65%,不饱和脂肪酸的含量占总脂肪酸含量的89.35%,不饱和脂肪酸是西伯利亚杏成熟种仁中的主要脂肪酸。(3)在成熟的西伯利亚杏种仁中,不饱和脂肪酸中油酸和亚油酸的含量远远高于其他不饱和脂肪酸的总量。(4)在饱和脂肪酸中,在西伯利亚杏种仁发育的所有阶段,棕榈酸和硬脂酸的含量都高于其他饱和脂肪酸的总量。(5)尽管棕榈酸和硬脂酸的含量在西伯利亚杏种仁发育过程中逐渐增加,但与油酸和亚油酸的含量相比,棕榈酸和硬脂酸的含量要低得多;油酸和亚油酸这两种脂肪酸是西伯利亚杏种仁脂肪酸(FAs)中主要的脂肪酸。西伯利亚杏种仁脂肪酸合成的转录组分析:(1)在Nt、Nr、KOG、GO和KEGG数据库中,共匹配到10024、9803、6004、6719和9688个unigenes。(2)在脂类代谢中,228个差异表达基因(DEGs)被注释到13个KEGG通路中。(3)鉴定了脂肪酸生物合成中相关的12个关键酶基因ACC(BC、BCCP2、CT)、MAT、KAS(KASI、KASII、KASIII)、KAR、HAD、EAR、FATB、sad6、FATA、LACS8、LPCAT和fad2。(4)共表达网络分析鉴定出11个转录因子(WRI1、b HLH14、b HLH71、NF-YA3、NF-YA5-1、NF-YA5-2、NF-YB6、AREB3、Bzip67、ABI3、TCP15)和13个长链非编码RNA(lnc RNAs)可能参与脂肪酸生物合成的调控。(5)13个lnc RNAs与16个基因共表达,其中6个与其正调控相关,7个与其负调控相关。西伯利亚杏种仁脂肪酸合成关键酶基因克隆及其遗传转化:(1)克隆并分析了西伯利亚杏种仁发育过程中催化油酸和亚油酸合成的关键基因sad6和fad2。(2)开展了sad6基因的遗传转化研究,与野生型植株相比,转基因植株油酸和棕榈油酸占脂肪酸总量的比值提高13.13%。可见转sad6基因拟南芥能够提高油酸和棕榈油酸占比,验证了sad6基因具有改善油脂组成的功能。

关键词：西伯利亚杏种仁脂肪酸合成分子调控机制 sad6和fad2基因克隆与鉴定

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