【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(lái)源之一,大豆油中含有豐富的磷脂、B族維生素和無(wú)機(jī)鹽,營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高,是一種優(yōu)良的食用植物油,但相對(duì)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(duì)于植物油的需求也越來(lái)越大。三酰甘油是大豆等油料作物種子中主要的油脂儲(chǔ)存形式。植物三酰甘油不僅是人類(lèi)能量物質(zhì)的重要來(lái)源,而且是可再生的燃料,可以作為工業(yè)原料應(yīng)用于實(shí)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(gè)DGAT基因,本研究中克隆了其中兩個(gè)不同類(lèi)型的DGAT,分別為GmDGAT1A和GmDGAT2D,研究分析了其在種子油脂合成過(guò)程和植物一些重要生理過(guò)程中的功能和特點(diǎn)。研究表明兩個(gè)類(lèi)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(shí)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(gè)不同類(lèi)型的DGAT都促進(jìn)了種子中油脂的積累,但是不同類(lèi)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(shí)促進(jìn)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(gè)DGATs對(duì)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(shí)也涉及促進(jìn)油脂合成和對(duì)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(chóng)害、ABA及MeJA處理后表達(dá)上調(diào),而GmDGAT1A對(duì)逆境響應(yīng)較小,反映了它們?cè)诓煌M織中的生理功能可能存在差異。WRINKLED(WRI1)屬于植物特有的AP2類(lèi)轉(zhuǎn)錄因子,通常參與調(diào)控糖酵解和種子發(fā)育過(guò)程,研究發(fā)現(xiàn)它能夠激活糖酵解及脂肪酸合成過(guò)程中的相關(guān)基因,從而促進(jìn)油脂合成。大豆基因組中包含至少15個(gè)WRI同源基因,我們鑒定了大豆中兩個(gè)與擬南芥WRI1同源性最高的基因,分別命名為GmWRI1a和GmWRI1b,這兩個(gè)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(jìn)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(jìn)大豆發(fā)根中三酰甘油的積累。對(duì)GmWRI1b轉(zhuǎn)基因大豆發(fā)根進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組分析發(fā)現(xiàn),有15個(gè)參與糖酵解、脂肪酸合成和三酰甘油合成過(guò)程中基因被GmWRI1b上調(diào),并在這些基因的轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)上游含有至少一個(gè)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(shí)結(jié)合目標(biāo)基因啟動(dòng)子區(qū),但是只有GmWRI1a能夠直接轉(zhuǎn)錄激活目標(biāo)基因,說(shuō)明大豆GmWRI1a和GmWRI1b極有可能通過(guò)不同的方式對(duì)下游基因進(jìn)行調(diào)控。大豆中GmWRI1s不僅調(diào)控種子油脂積累過(guò)程同時(shí)也參與豆科作物共生固氮過(guò)程。在大豆發(fā)根中過(guò)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(shí)在GmWRI1s過(guò)表達(dá)的根瘤中大豆結(jié)瘤信號(hào)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(guò)對(duì)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(guò)程,包括淀粉降解、糖酵解和油脂合成過(guò)程。本研究揭示在結(jié)瘤過(guò)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(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：S565.1
【圖文】：

1.2.1 植物油脂合成過(guò)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(gè)亞細(xì)胞器和細(xì)胞質(zhì)合成場(chǎng)所之間代謝中間物的轉(zhuǎn)運(yùn)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(jìn)入脂肪酸鏈合成的重要調(diào)控位點(diǎn)�；�-ACP 硫酯酶（FAT）在細(xì)胞生成的自由脂肪酸中的碳鏈的長(zhǎng)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(gè)碳原子時(shí)，F(xiàn)的作用是從�；d體蛋白（ACP）上將脂肪酸水解下來(lái)，并生成游離的自由脂肪進(jìn)而與甘油骨架在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中進(jìn)行碳鏈的組裝合成 TAG。

但 ABI3 不能互補(bǔ) 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(guò)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(gè)β-折疊，對(duì)于各類(lèi)順式個(gè)折疊中，位于第 2 個(gè)β-折疊中的兩個(gè)氨基酸了 AP2/EREBP 類(lèi)反式作用因子與不同類(lèi)型構(gòu)域的 C-端區(qū)包含一個(gè)雙親性的α-螺旋，該EBP 類(lèi)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(guó)對(duì)策[D];山西師范大學(xué);2016年

本文編號(hào)：2732397