【摘要】：大豆是重要的油料作物之一,提供了世界上28%的食用油。大豆油是人體必需脂肪酸的最佳來源之一,大豆油中含有豐富的磷脂、B族維生素和無機鹽,營養(yǎng)價值高,是一種優(yōu)良的食用植物油,但相對于其他油料作物大豆油脂含量還有很大的提升空間。隨著全球人口的不斷增加及工業(yè)化的不斷發(fā)展,人們對于植物油的需求也越來越大。三酰甘油是大豆等油料作物種子中主要的油脂儲存形式。植物三酰甘油不僅是人類能量物質(zhì)的重要來源,而且是可再生的燃料,可以作為工業(yè)原料應(yīng)用于實際生產(chǎn)。DGAT(diacylglycerol acyltransferase)是三酰甘油合成的限速酶,大豆中存在10個DGAT基因,本研究中克隆了其中兩個不同類型的DGAT,分別為GmDGAT1A和GmDGAT2D,研究分析了其在種子油脂合成過程和植物一些重要生理過程中的功能和特點。研究表明兩個類型的DGAT有著不同的組織表達(dá)模式。GmDGAT1A主要在種子中表達(dá),而GmDGAT2D在花絲中表達(dá)量較高。GmDGAT1A和GmDGAT2D同時都定位在內(nèi)質(zhì)網(wǎng),并都可以恢復(fù)酵母油脂合成功能缺失突變體中三酰甘油的合成。在擬南芥和大豆發(fā)根中表達(dá)兩個不同類型的DGAT都促進了種子中油脂的積累,但是不同類型的DGAT在不同物種中利用底物的偏好性存在差異。在大豆轉(zhuǎn)基因發(fā)根中GmDGAT1A傾向于利用C18:3脂肪酸作為底物,GmDGAT2D轉(zhuǎn)基因發(fā)根則合成更多的C18:2脂肪酸。在野生型擬南芥中表達(dá)GmDGAT2D同時促進了C18:2三酰甘油的合成,降低了C18:3三酰甘油脂肪酸含量,而在C18:2脂肪酸含量較少而C18:1含量較高的rod突變體中GmDGAT2D更多的利用C18:1合成三酰甘油。在野生型擬南芥中表達(dá)GmDGAT1A增加了C18:3脂肪酸的含量,并減少了C20:1脂肪酸的比例。兩個DGATs對于底物選擇的偏好性有可能影響了大豆種子中脂肪酸的組成成分。大豆中GmDGAT1A和GmDGAT2D不僅參與調(diào)控種子油脂合成和成分組成,同時也涉及促進油脂合成和對環(huán)境、激素相應(yīng)其他方面的功能。GmDGAT2D基因在低溫,高溫脅迫、蟲害、ABA及MeJA處理后表達(dá)上調(diào),而GmDGAT1A對逆境響應(yīng)較小,反映了它們在不同組織中的生理功能可能存在差異。WRINKLED(WRI1)屬于植物特有的AP2類轉(zhuǎn)錄因子,通常參與調(diào)控糖酵解和種子發(fā)育過程,研究發(fā)現(xiàn)它能夠激活糖酵解及脂肪酸合成過程中的相關(guān)基因,從而促進油脂合成。大豆基因組中包含至少15個WRI同源基因,我們鑒定了大豆中兩個與擬南芥WRI1同源性最高的基因,分別命名為GmWRI1a和GmWRI1b,這兩個基因在種子和根瘤中都顯示較高的表達(dá)量,并存在著各自的可變剪切GmWRI1a’和GmWRI1b’。GmWRI1a和GmWRI1b及其可變剪切GmWRI1b’可以不同程度的促進atwri1突變體和野生型擬南芥種子中油脂的積累。在大豆發(fā)根中異源表達(dá)GmWRI1s降低可溶性糖的含量并促進大豆發(fā)根中三酰甘油的積累。對GmWRI1b轉(zhuǎn)基因大豆發(fā)根進行轉(zhuǎn)錄組分析發(fā)現(xiàn),有15個參與糖酵解、脂肪酸合成和三酰甘油合成過程中基因被GmWRI1b上調(diào),并在這些基因的轉(zhuǎn)錄起始位點上游含有至少一個AW-box結(jié)構(gòu)域。盡管GmWRI1a、GmWRI1b和GmWRI1b’都定位在細(xì)胞核,并可以同時結(jié)合目標(biāo)基因啟動子區(qū),但是只有GmWRI1a能夠直接轉(zhuǎn)錄激活目標(biāo)基因,說明大豆GmWRI1a和GmWRI1b極有可能通過不同的方式對下游基因進行調(diào)控。大豆中GmWRI1s不僅調(diào)控種子油脂積累過程同時也參與豆科作物共生固氮過程。在大豆發(fā)根中過量表達(dá)GmWRI1a和GmWIR1b轉(zhuǎn)基因發(fā)根中的根瘤數(shù)目增加,同時在GmWRI1s過表達(dá)的根瘤中大豆結(jié)瘤信號路徑相關(guān)基因的表達(dá)被上調(diào)。相反抑制GmWIR1s的表達(dá)導(dǎo)致根瘤數(shù)目減少,結(jié)瘤因子基因被下調(diào)。通過對轉(zhuǎn)基因根瘤中的代謝產(chǎn)物分析發(fā)現(xiàn),GmWIR1在根瘤中參與調(diào)節(jié)代謝產(chǎn)物的分配過程,包括淀粉降解、糖酵解和油脂合成過程。本研究揭示在結(jié)瘤過程中GmWRI1能夠協(xié)調(diào)糖酵解和脂肪酸合成,為根瘤的形成和發(fā)育提供碳源。
【學(xué)位授予單位】：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：S565.1
【圖文】：

1.2.1 植物油脂合成過程植物合成油脂既涉及糖酵解代謝產(chǎn)物的流量和流向、植物組織發(fā)育階段，也及三個亞細(xì)胞器和細(xì)胞質(zhì)合成場所之間代謝中間物的轉(zhuǎn)運協(xié)調(diào)（圖 1-1），各關(guān)鍵成酶的轉(zhuǎn)錄水平和酶活性，以及氣候環(huán)境的影響。所以植物油脂合成的調(diào)控非常雜。盡管每種酶都不可或缺，但一些關(guān)鍵基因如 ACCase，F(xiàn)AS，F(xiàn)AT，LACS，GPDGAT，LPAT 等的轉(zhuǎn)錄水平有著至關(guān)重要的作用。如 ACCase 催化的反應(yīng)是脂肪合成限速步驟，是細(xì)胞質(zhì)中 Acyl-CoA 前體進入脂肪酸鏈合成的重要調(diào)控位點�；�-ACP 硫酯酶（FAT）在細(xì)胞生成的自由脂肪酸中的碳鏈的長度和碳鏈的飽和度著決定性的作用。在質(zhì)體中當(dāng)植物脂肪酸鏈延伸合成到 16 或 18 個碳原子時，F(xiàn)的作用是從�；d體蛋白（ACP）上將脂肪酸水解下來，并生成游離的自由脂肪進而與甘油骨架在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中進行碳鏈的組裝合成 TAG。

但 ABI3 不能互補 abi5 突變體（發(fā)現(xiàn)了在黃衫中與 ABI3 互作的蛋白 CnAIP2g et al 2013）。在氮缺乏的條件下 ABI4 通過節(jié) DGAT1 轉(zhuǎn)錄（Yang et al 2011）。RI1）轉(zhuǎn)錄因子屬于 APETALA-乙烯響，AP2/EREBP 蛋白結(jié)構(gòu)中的 N-端區(qū)是堿性，N-端區(qū)域含有 3 個β-折疊，對于各類順式個折疊中，位于第 2 個β-折疊中的兩個氨基酸了 AP2/EREBP 類反式作用因子與不同類型構(gòu)域的 C-端區(qū)包含一個雙親性的α-螺旋，該EBP 類蛋白的核心序列，雙親性的α-螺旋可間的相互作用。

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 程曉華;世界大豆生產(chǎn)貿(mào)易的地理格局變遷及中國對策[D];山西師范大學(xué);2016年

本文編號：2732397