【摘要】：目的:棉花既是最重要的纖維作物,又是重要的油料作物。棉花的棉籽中含有25%~35%的棉籽油,是我國第五大食用植物油。作為食用植物油的重要來源,棉籽油的脂肪酸組分和營養(yǎng)功能越來越受到人們的重視。為了探明棉籽發(fā)育過程中不同脂肪酸的組成比例和相關(guān)性、相關(guān)基因的表達(dá)調(diào)控,以有利于定向改良棉籽油品質(zhì),本研究擬建立棉籽脂肪酸甲酯化的方法以及快速定量的方法,進(jìn)而對棉籽發(fā)育過程中脂肪酸組分及基因表達(dá)譜的進(jìn)行分析;為改良棉籽油品質(zhì)提供科學(xué)基礎(chǔ)。方法:以新疆本地兩個(gè)棉花品種“新陸早39”與“新陸早50”的棉籽為材料,利用索氏提取儀提取其總油脂,分別采用三種常用的脂肪酸甲酯化方法:KOH-甲醇法,H_2SO_4-甲醇,14%BF_3-甲醇法進(jìn)行甲酯化后,GC-MS上機(jī)分析;通過37種脂肪酸甲酯混標(biāo)制定標(biāo)準(zhǔn)曲線,用外標(biāo)法準(zhǔn)確定量;從而建立棉籽脂肪酸甲酯化的方法以及快速定量的方法。以棉花品種“新陸早33號”為材料,通過GC-MS測定花后5-60天(DAF)的12個(gè)不同發(fā)育階段棉籽的樣品,分析棉籽脂肪酸發(fā)育過程中,各脂肪酸組分含量動態(tài)變化及其相關(guān)性。利用RNA-Seq技術(shù)對不同發(fā)育階段棉籽的樣品進(jìn)行數(shù)字基因表達(dá)譜分析,分析脂肪酸組分與相關(guān)基因表達(dá)的相關(guān)性。結(jié)果與結(jié)論:1.過對新疆本地兩個(gè)棉花品種“新陸早39”與“新陸早50”的棉籽進(jìn)行總油脂提取,分別采用三種常用的脂肪酸甲酯化方法進(jìn)行甲酯化,結(jié)果表明,KOH-甲醇法甲酯化的脂肪酸GC-MS上機(jī)分析能檢測到10種棉籽的主要特征性脂肪酸;H_2SO_4-甲醇與14%BF_3-甲醇法只能檢測到6種脂肪酸。且KOH-甲醇法操作簡便,所以適用于棉籽脂肪酸的甲酯化。GC-MS測定表明,棉籽油脂肪酸以多不飽和脂肪酸的亞油酸為主,其次是飽和脂肪酸的棕櫚酸以及單不飽和脂肪酸的油酸。在“新陸早39”以及“新陸早50”中,每克棉籽中亞油酸的含量分別達(dá)147.29mg與163.2mg,分別占其油脂含量的60.12%與60.23%;棕櫚酸含量分別為65.05mg與62.28mg,分別占其油脂含量的26.55%與23.24%。油酸含量分別為24.79mg與22.19mg,分別占其油脂含量的8.28%和10.12%。2.在5DAF的棉籽中我們一共檢測到了13種脂肪酸組分。其中含量較高為飽和的棕櫚酸(C16:0),含量達(dá)33.96%,硬脂酸(C18:0)含量為9.02%,單不飽和的油酸(C18:1)含量為23.42%,多不飽和的亞油酸(C18:2)與亞麻酸(C18:3)含量分別為20.30%、7.44%。在種子的成熟期(60DAF),脂肪酸組分C16:0、C18:0、C18:1、C18:2與C18:3含量分別為22.35%、2.31%、15.59%、57.62%和0.02%。飽和脂肪酸的C16:0、C18:0和多不飽和脂肪酸C18:3,合成主要集中在授粉后前15天。單不飽和的C18:1和多不飽和的C18:2的合成主要集中在種子發(fā)育的中后期。飽和脂肪酸C16:0、C18:0與多不飽和脂肪酸C18:2相互制約、此消彼長。伴隨著C18:1和C18:2的上升,其余幾種脂肪酸均呈現(xiàn)明顯下降的趨勢。從脂肪酸組分的相關(guān)性分析來看,油酸(C18:1)和亞油酸(C18:2)呈同步積累,相互之間正相關(guān)顯著;與C18:3、C16:0呈負(fù)相關(guān)。C18:0與C18:1,C18:3正相關(guān),與C18:2負(fù)相關(guān)。C18:1的含量的增加,C18:2含量也會增加,而同時(shí)則導(dǎo)致C18:3含量的減少。在棉花種子發(fā)育過程中,C18:1與C18:2是影響棉花脂肪酸含量最主要因子。3.通過基因表達(dá)譜差異分析,結(jié)果表明在棉籽發(fā)育初期5 DAF以及棉籽發(fā)育晚期55DAF,60 DAF差異表達(dá)基因數(shù)目最多,5 DAF與0 DAF(子房)相比,上調(diào)基因數(shù)目為5709個(gè),下調(diào)基因數(shù)目為6454個(gè)。棉籽發(fā)育晚期60 DAF與55 DAF相比,上調(diào)基因數(shù)目為5169個(gè),下調(diào)基因數(shù)目為4256個(gè)。在棉籽發(fā)育中期基因差異數(shù)目較少。通過差異基因聚類分析表明,在棉籽發(fā)育5~25 DAF上調(diào)基因較多,在30~60 DAF下調(diào)基因較多。通過差異基因GO富集分析與Pathway富集分類分析我們可以發(fā)現(xiàn),在棉籽發(fā)育早期涉及脂肪酸生物合成,脂肪酸代謝過程與角質(zhì)和蠟的生物合成。4.在棉籽發(fā)育早期,當(dāng)C16:0與C18:0積累超過一定域值時(shí)便誘導(dǎo)FAD2基因表達(dá)量提高,從而使C18:2大量合成。在20DAF開始,FAD2基因的表達(dá)量顯著增大,從而亞油酸(C18:2)含量在20DAF明顯增加;到40DAF時(shí),FAD2基因表達(dá)量達(dá)到最大。亞麻酸(C18:3)含量發(fā)生變化主要在棉籽發(fā)育早期5DAF~15DAF,在此期間亞麻酸含量不斷降低。通過對棉籽發(fā)育過程中的基因表達(dá)譜分析表明,FAD3基因在5DAF高水平表達(dá),隨后顯著下降;在25 DAF時(shí),FAD3基因水平仍明顯下降,隨后保持著很低的表達(dá)水平�？傮w來看,在棉籽發(fā)育過程中,脂肪酸合成關(guān)鍵酶的基因表達(dá)水平對合成脂肪酸組分的含量起重要的調(diào)控作用。植物體中各種脂肪酸積累模式的形式并非偶然,而是與植物體自我防御以及對后代的保護(hù)機(jī)制密切相關(guān)。有關(guān)脂肪酸代謝相關(guān)基因表達(dá)與脂肪酸累積的互作關(guān)系及作用機(jī)制仍有待于進(jìn)一步的研究。
【圖文】：

測序流程圖

圖 3-1 37 種脂肪酸甲酯混合標(biāo)準(zhǔn)樣品總離子流圖Fig.3-1 Total ion current of a standard mixture of 37-component fatty acid methyl esters byGC-MS表 3-1 37 種脂肪酸甲酯混合標(biāo)準(zhǔn)樣品的 GC-MS 定性結(jié)果Table 3-1 Composition, retention times and fragment ions of the standard mixture of37-component fatty acid methyl esters by GC-MS
【學(xué)位授予單位】：石河子大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：S562

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2644776