甘蓝型油菜皖油20号种子不同部位油脂合成的转录调控分析

甘蓝型油菜是主要的油料作物之一,种子含油量一般在35%～50%。油脂主要储存于油菜种子胚中,胚主要由子叶[包括外子叶(OC)和内子叶(IC)和胚轴(EA)]组成。低芥酸油菜品种皖油20号(WY20)种子不同部位的含油量存在显著差异。WY20的胚中, OC含油量最高, EA含油量最低。同时,脂肪酸组成在种子不同部位也存在差异, EA中棕榈酸(C16:0)、亚油酸(C18:2)及二十碳酸(C20:0)的比例均显著高于子叶,特别是C16:0在EA中的比例约为子叶的2倍。而油酸(C18:1)及二十碳烯酸(C20:1)在子叶中的比例均显著高于EA。硬脂酸(C18:0)在OC中含量最低,在IC和EA中无差别。亚麻酸(C18:3)则在OC中含量最高,在IC和EA中无差异。对发育34d种子的IC、OC和EA进行转录组分析,将三个部位中基因表达定量分析的结果两两比较后共发掘出7192个差异表达基因,其中OC和IC之间差异表达基因数目较少,子叶和EA间有较多的差异表达基因。子叶和胚轴中的差异表达基因富集在光合作用、脂肪酸代谢和叶绿素合成等生物学过程。基因功能注释显示,差异表达基因中有355个和脂质代谢相关,且多集中在质体中脂肪酸从头合成途径。本研究表明油脂合成途径关键基因的差异调控是造成油菜种子不同部位含油量和脂肪酸组成差异的主要因素。     

甘蓝型油菜皖油12种子中含芥酸甘油三酯的空间分布

油菜是重要工业原料芥酸(C22:1)的来源作物,从空间分布的角度解析油菜种子中芥酸积累的机制,为高芥酸油菜育种提供新方法。利用基质辅助激光解吸电离-质谱成像技术,以芥酸含量为26%的甘蓝型油菜皖油12为材料,分析甘油三酯(triacylglycerol, TAG)在种子的外子叶、内子叶及胚轴中的空间分布。结果表明C58、C60和C62类型的TAG主要富集在种子的子叶(包括外子叶和内子叶),而C原子数小于58的TAG则主要富集在胚轴中(除TAG-54:2、TAG-54:3和TAG-56:2~TAG-56:5无分布差异)。分析开花后38 d种子外子叶、内子叶及胚轴中基因FAE1(fatty acid elongase 1)的表达量,发现FAE1在外子叶和内子叶中的表达量分别是胚轴中的约10倍和20倍。结果表明,种子不同部位FAE1表达量的差异是影响含芥酸TAG在种子中分布的主要因素。