【摘要】：β-酮脂酰-ACP合成酶II(KASII)在質體內催化16:0-ACP生成18:0-ACP,是植物細胞中決定16C和18C脂肪酸比例的關鍵酶,亦是植物油脂代謝工程一個重要靶標。栽培陸地棉(Gossypiumhirsutum Linn)是集纖維、油脂和蛋白質為一體的重要經濟作物,其基因組為異源四倍體(AADD)。有關棉花GhKASII酶蛋白特性、基因結構及生物學功能的研究還未見詳盡報道。基于陸地棉基因組數據,本文對棉花GhKASII家族進行全基因組鑒定,分析GhKASII家族各成員酶蛋白的理化特性和基因結構及系統進化,檢測GhKASII基因家族各成員的時空表達特征,并通過異源表達鑒定各成員的生物學功能。研究將豐富對植物種子油脂生物合成及調控機制的認識,為應用基因工程改良棉花油脂品質及產量提供科學依據。主要研究結果如下:(1)陸地棉全基因組鑒定共獲得21個GhKASII家族成員,酶蛋白質的氨基酸長度介于152～580 aa之間,分子量為62.34 kDa～16.67 kDa。酶蛋白可分為親水穩(wěn)定、親水不穩(wěn)定、疏水穩(wěn)定、疏水不穩(wěn)定等四種類型。組成酶蛋白的二級結構有四種形式,依次出現頻率為:α-螺旋無規(guī)則卷曲延伸直鏈β-轉角,其中6個蛋白成員的α-螺旋結構比例超過50%。21個GhKASII蛋白成員均沒有信號肽,絕大部分成員定位于葉綠體中。21個GhKASII成員系統進化樹分析顯示該家族可分為三個亞家族,即GhKASIIA、GhKASIIB 和 GhKASIIC。(2)以GhKASII家族基因的轉錄本序列為模板設計RT-PCR的引物,定量PCR檢測各GhKASH成員在棉花根、莖、葉、花和胚珠等五個組織中表達譜。21個GhKASII基因成員中,有4個表達量極低,12個中等水平表達,5個成員在五個組織中均高量表達,且各成員的表達存在組織特異性。(3)進一步對五個高表達的GhKASII基因定量PCR分析顯示,KASII8\KASII18、KASII21三個基因在花器官中表達量最高,KASII13在莖中的表達量最高,KASII20在葉片中的表達量最高。這五個基因表達量最低的組織分別為莖、葉、胚珠、根和胚珠,最高表達量分別是最低表達量的3.12、1.76、3.58、2.91和2.47倍,表達差異極顯著。就五個基因的整體表達水平而言,表達量最高的是KASH13,表達量相對較低的是KASII8和KASII20,這兩個基因表達量小于KASII13的50%之多。(4)分別分離五個高表達的GhKASII基因,并克隆插入中間載體pBluescript質粒。再分別將這五個GhKASII基因ORF序列連接到表達載體pCAMBIA1303-N質粒,其后轉入農桿菌GV3101。用陽性農桿菌侵染本氏煙草(Nicotiana benthamiana)葉片,以期瞬時表達目的基因。GhKASII瞬間表達的煙草葉片用于萃取油脂和GC分析脂肪酸組成。結果顯示,棕櫚酸含量發(fā)生不同程度下降,硬脂酸含量則呈現不同程度上升,證明這幾個GhKASII酶蛋白具有較高的KASII酶活性,在異源表達組織中能行使催化16:0生成18:0的功能。
【學位授予單位】：山西農業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：S562
【圖文】：

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本文編號：2794938