植物油脂合成代谢及调控的研究进展

植物油脂是人类营养的重要组分之一,其主要化学成分是三酰甘油,由甘油上的3个羟基与脂肪酸分别通过酯化作用连接而成。目前研究的关注点主要是如何提高种子油脂含量、改善脂肪酸组分。本文综述植物三酰甘油合成、代谢过程中的关键酶及其基因,并介绍三酰甘油含量及其组分调控基因工程的研究进展。     

植物二酰甘油酰基转移酶及其编码基因研究进展

三酰甘油(TAG)是植物的主要储藏脂类,二酰甘油酰基转移酶(DGATs)催化TAG生物合成的最后一步乙酰化反应,使二酰甘油加上一个脂肪酰基形成TAG。因此,DGATs被认为是TAG生物合成过程中最关键的限速酶。重点介绍了植物DGATs及其编码基因的分类、结构以及在植物油脂合成中的作用及应用的最新研究进展,以期为应用基因工程等技术提高植物油脂(如种子油)含量或改善油脂品质提供参考。     

VgDGAT1A转基因大豆高代材料的表型分析

[目的]二酰甘油酰基转移酶(DGAT)是植物三酰甘油(TAG)合成的最后一步限速酶,对油脂积累至关重要,可用于提高大豆(Glycine max)种子油含量。[方法]本文将来自富油植物斑鸠菊(Vernonia galamensis)发育种子的VgDGAT1A基因转入大豆品种Jack,进一步培育获得VgDGAT1A转基因大豆高代品系。通过qRT-PCR检测VgDGAT1A基因在大豆种子发育中期的表达情况及其引起的脂肪酸含量变化。[结果]连续多代跟踪检测表明,这些大豆品系中VgDGAT1A基因稳定整入染色体,并有效表达。与野生型大豆(Jack)相比,转基因大豆种子油脂含量平均提高5.1%,没有其它不良表型。[结论]VgDGAT1A基因确实能够在大豆种子发育过程中促进油脂合成累积,从而提高大豆种子的总体含油量。这些富油转基因品系可进一步用于培育高油大豆品种,以及大豆种子油脂合成积累及其调控机制的研究。     

花生油脂合成相关酰基转移酶基因的研究进展

花生是重要的油料作物和经济作物,我国花生年产量居世界第一,居国内油料作物首位,其总产的50%以上均用于榨油。囿于国内粮油争地矛盾和不断增长的油脂消费需求等因素,提高油料作物含油量对保障我国食用油脂安全具有重要的战略意义。花生种子油脂的主要成分为三酰甘油(TAG),其合成受到多个限速酶基因的协同调控,这些基因的时空表达特性、脂肪酸底物选择性和非生物胁迫响应等机制与油脂积累密切相关,最终影响油籽的产量和品质形成。植物油脂合成是涉及多个亚细胞区室、多条合成途径调控的复杂代谢网络,本文在总结植物油脂区室化合成步骤的基础上,对花生油脂的功能特性以及花生油脂合成途径中相关关键酰基转移酶的作用机制和研究现状进行归纳阐述,并提出存在的问题和建议,为花生油脂性状的精准鉴定和遗传育种提供参考。     

续随子ElPDAT1基因生物信息学及表达特性分析

磷脂:二酰甘油酰基转移酶1(PDAT1)是不依赖于脂酰-CoA催化二酰甘油(DAG)合成三酰甘油(TAG)的关键酶,在种子油脂代谢过程中起关键作用。为了研究ElPDAT1基因在续随子种子油脂合成过程中的调控作用,对ElPDAT1进行了生物信息学分析,并采用qRT-PCR技术研究了该基因在续随子不同器官中的表达特性。结果表明,ElPDAT1基因c DNA全长2 968 bp,其中,开放阅读框为2 037 bp,共编码678个氨基酸,预测等电点和相对分子质量分别是5.94,75.38 ku。ElPDAT1蛋白二级结构的主要结构元件是α-螺旋(34.81%)和无规则卷曲(43.95%)。ElPDAT1基因系统进化树分析表明,续随子与同科植物蓖麻、木薯、麻疯树的亲缘关系较近。qRT-PCR研究发现,ElPDAT1基因在各个器官中均有表达,且在种子中的表达量明显高于其他器官;ElPDAT1基因在种子发育中期表达量达到最大,其表达量为叶的5.82倍,说明ElPDAT1基因可能在续随子种子油脂合成过程中起调控作用。研究结果可为揭示该基因的生物学功能及全面解析续随子油脂合成机制提供科学依据。     

续随子ElDGAT1基因的克隆、序列分析及表达特性

二酰甘油酰基转移酶(Diacylglycerol acyltransferase,DGAT)是植物三酰甘油(TAG)合成最后一步反应的关键酶和限速酶,属于酰基转移酶超家族。为探究续随子(Euphorbia lathyris L.)中二酰甘油酰基转移酶1(DGAT1)对于调控种子油脂合成的作用机理,依据续随子转录组数据,采用RT-PCR技术分离和鉴定出一个 DGAT1基因(命名为 ElDGAT1),运用生物信息学方法对获得的序列进行分析,通过qPCR技术研究 ElDGAT1基因在续随子不同器官中的表达特性。结果表明:从续随子中克隆获得 ElDGAT1基因的cDNA序列,编码区长为1 530 bp,共编码509个氨基酸;预测ElDGAT1蛋白定位于内质网上,且为疏水性膜结合蛋白;其二级结构以α-螺旋和无规则卷曲为主,编码的蛋白含有9个典型的跨膜螺旋区。基于DGAT1蛋白的系统发育分析表明:续随子与乌桕的亲缘关系最近,与橡胶树和木薯的同源性次之。qPCR检测结果发现, ElDGAT1基因在续随子根中表达量最低,种子中的表达量相对较高,在花后15 d、30 d、45 d的表达量呈递增趋势。研究结果为进一步分析续随子种子油脂合成积累的调控机理及 ElDGAT1 基因的生物学功能提供依据。     

作物高油品种选育策略研究进展

作物高油品种培育是育种工作的目标之一,对油脂合成过程中一些关键基因进行鉴定和克隆可以加速作物高油品种的选育过程。归纳了植物体内油脂合成的通路和调控网络,从碳源分配、脂肪酸从头合成、三酰甘油的合成效率3个方面总结了植物油脂合成的关键步骤,并对这3个过程中关键基因的研究进展进行了归纳总结,为后期作物高油品种和特殊油脂品种的选育提供技术指导和理论支撑。     

大豆油脂的合成途径及关键酶 GPAT 基因的研究进展

大豆油脂的主要成分为三酰甘油,其合成过程中的关键合成酶基因是甘油三磷酸酰基转移酶(GPAT)基因。如今国内大豆油脂的需求量日渐提高,如何增加大豆油脂的产量将成为油料作物育种的重要目标之一。对大豆油脂、油脂合成途径以及GPAT基因进行了阐述,并介绍了GPAT基因在油脂合成途径中的应用,为进一步筛选可稳定遗传且高效表达的转基因高油脂大豆优良品系奠定基础,对大豆油脂的生产具有重要意义。     

紫苏PfPDAT基因单核苷酸多态性分析

[目的]磷脂:二酰甘油脂酰转移酶(PDAT)是植物油脂合成最后一步酰基化反应的关键酶之一,研究紫苏PfPDAT基因单核苷酸多态性,旨在分析该基因多态性与紫苏种子油脂含量之间的关系。[方法]以脂肪酸含量不同的7个紫苏品种为试材,通过直接测序法分析PfPDAT基因cDNA全长序列的单核苷酸多态性及其与油脂含量的关系。[结果]在所测总长度为14 679bp的核苷酸序列中,共检测到9个SNP和2个InDel,单核苷酸多态性频率分别为1/1 631bp和1/7 340bp,其中编码区含2个SNP,非编码区为7个。编码区和非编码区发生SNP的频率分别为1/5 439bp和1/543bp。根据PfPDAT基因序列多态性将供试紫苏材料分为不同的单倍型,单倍型H1和H2中都包含有油脂含量较高和含量较低的材料。[结论]PfPDAT基因的单倍型分类与紫苏油脂含量之间没有显著相关性,同时也反映了植物种子油脂合成的复杂性。     

植物油脂合成与积累机制的研究进展

植物油脂是一类主要从植物种子中提取的脂质,由甘油三酯组成,在食品、医疗和化工等领域应用广泛。植物油脂合成与积累过程不仅受油脂合成通路功能基因与调控基因调控,也受植物内部生理状态变化与外界环境因素影响。因此,阐明植物油脂生物合成和调控机制,改善植物油脂含量和组成具有重要的科学意义和应用价值。文章综述总结近年来有关植物油脂合成通路调控机制的研究进展,主要涵盖植物油脂合成通路基本模型、植物油脂合成通路中的关键酶、油脂积累过程中关键转录因子或调控蛋白、其他因素对油脂积累的影响、植物油脂合成与积累机制未来研究趋势和发展方向等方面,为植物油脂合成机制研究和油料作物遗传改良提供理论基础和新见解。     

植物种子中脂肪酸代谢调控基因工程研究

脂肪酸代谢是植物最重要的代谢途径之一,脂肪酸在食用和工业生产上有重要用途。介绍了植物种子中脂肪酸代谢的基本途径。论述了应用基因工程改良植物种子油品质的技术策略、存在问题,同时对植物脂肪酸调控基因工程发展提出了展望。     

通过整合转录组与代谢组解析不同类型椰子的脂肪酸调控网络

为了探究不同类型椰子中脂质种类和含量的差异,本研究利用非靶向代谢组学方法对海南高种和矮种椰子椰肉组织的代谢物进行了分析,共检测到12 579种代谢信号,其中鉴定了564种代谢物,包括氨基酸、脂肪酸、类黄酮等。定量分析表明高种椰子的脂质总体含量高于矮种椰子,其中绿矮椰子脂质含量最低。甘油脂、鞘脂和脂肪酰是不同类型椰子中主要的差异物质。转录组数据结果表明,不同类型椰子中的差异基因主要参与脂肪酸代谢、α-亚麻酸代谢、木质素代谢和苯丙烷代谢。基于表达模式的不同将差异基因划分为20个不同的模块,其中“Melightyellow”模块与差异积累的脂肪酸高度相关。通过分析模块中脂质途径结构基因启动子区的cis-element,发现大多数脂质途径基因的启动子区存在多个MYB家族的结合位点及大量的激素信号响应元件。结果表明,MYB家族的转录因子可能在脂质的合成调控中发挥重要作用,并且激素可能作为一种信号分子参与到脂质的合成调控中。本研究通过组合策略对不同品种椰肉组织脂质差异的分子机理进行分析,并进一步构建了转录因子-结构基因-代谢物的合成调控网络,为后续解析脂质合成调控的分子机制提供了资源,为油脂椰子品...     

小鼠肝再生过程中脂质代谢相关通路中基因的表达谱变化

[目的]研究肝再生过程中肝脏内脂质代谢通路相关基因的表达谱变化。[方法]建立CC l4诱导肝再生小鼠模型,从小鼠肝组织中提取总RNA,通过微阵列基因芯片技术检测在不同肝再生期间脂质代谢通路相关基因的表达变化,并进行具体功能分析。[结果]肝再生过程中,有98个脂质代谢相关基因的表达水平发生了变化,根据这些基因表达的变化趋势可以分为8组。整体上看,基因表达前期表现为抑制,后期表现为上调。其中,脂肪酸的合成通路基因表达以上调为主,分解代谢通路变化并不明显;大多数胆汁酸合成通路基因在4.5天之前表现为抑制,在4.5天和7天时表现为上调。[结论]肝再生过程中,脂质代谢相关通路间的基因表达变化并不一致,这些数据为进一步研究脂质代谢相关通路对肝再生的调控作用提供了明确的基因范围。     

小鼠肝再生过程中脂质代谢相关通路中基因的表达谱变化

1材料与方法 1．1材料 试验动物：9周龄的雄性C57BIV6小鼠，自由采食和饮水，每天光照12h，黑暗12h。试剂：TRIzol试剂（Invitrogen）；RNeasy Total RNA Mini Kit（Qiagen）；基因芯片Genechip mouse genome 43020（Affymetrix）；17启动子引物序列（Affymetrix）。     

油料作物油脂合成基因工程研究现状

油料作物是食用油脂、饲料蛋白和工业原料的重要来源,提高油料作物油脂含量、改善种子油品质是目前油料作物改良的主要目标.基因工程及高通量测序技术的飞速发展加深了对种子油生物合成途径的全面认识,文中分析了种子油和脂肪酸合成调控机制的复杂性,举例说明了国内外利用转基因技术提高种子油及脂肪酸含量所涉及到的关键基因及其研究进展,为油料作物高油育种及种子油改良的相关研究提供理论依据.     

脂肪酸环氧化酶SlEPX转基因大豆的表型分析

【目的】 植物源环氧化脂肪酸（epoxy fatty acids,EFAs）是生产高值化工产品的优异可再生原材料。EFAs仅在一些野生植物种子中高水平合成和积累,难以规模化利用。通过在普通油料作物大豆（Glycine max (L.) Merr.）发育种子中组装环氧化脂肪酸合成途径,以期实现这类珍稀脂肪酸（unusual fatty acids,UFAs）的商业化绿色生产。【方法】 通过构建琉璃菊（Stokesia laevis）脂肪酸环氧化酶（epoxygenase,SlEPX）基因种子特异表达载体,基于体细胞胚发生的粒子轰击法对大豆（cv. Jack）进行遗传转化,经连续选择和鉴定,获得表型稳定的高代转基因大豆株系。分别运用PCR和实时荧光定量PCR检测外源基因SlEPX的整合及在大豆发育种子中的表达谱。统计分析SlEPX转基因大豆籽粒形态和大小、百粒重以及种子萌发率等表型,应用气相色谱和凯氏定氮法测试种子油脂和蛋白等相关生理生化特性。【结果】 外源基因SlEPX稳定整合于大豆基因组,且能在高代转基因大豆发育种子中正确有效表达。SlEPX转基因大豆种子新合成积累了2.9%的EFAs,相应的亚油酸（18﹕2Δ9,12）含量减低8%。与对照相比,SlEPX转基因大豆种子变长,表皮多皱褶。种子大小测量显示,转基因大豆小粒种子（粒径<4 mm）占比明显增加。转基因与对照大豆的种子发芽率无明显差异,然而转基因植株生长缓慢。转基因大豆种子油脂含量、蛋白质含量和百粒重分别减少5%、6%和8.28%。进一步生化分析发现,转基因大豆新合成的EFAs,绝大部分结合于卵磷脂（phosphatidylcholine,PC,占12.6%）分子,仅少量结合于甘油三酯（triacylglycerol,TAG,占2.3%）。这些数据表明在转基因大豆种子中,外源SlEPX酶能正确催化亚油酸（18﹕2Δ9,12）生成环氧化脂肪酸即斑鸠菊酸（vernolic acid,Va）(12-epoxy-18﹕1Δ9）。但是,绝大多数斑鸠菊酸积累于构成细胞膜的主要成分PC分子中,而没有转移整合进入贮藏的TAG分子。大量新合成的斑鸠菊酸结合于PC分子可能损伤宿主细胞膜稳态和生理反应,导致转基因大豆产生不利表型。【结论】 在大豆发育种子中单独表达外源脂肪酸环氧化酶,能催化合成少量EFAs,但同时产生一些不利表型。在SlEPX转基因大豆种子中共表达DGAT或PDAT,既可实现环氧化脂肪酸在TAG中富集,同时还能消除环氧化脂肪酸在细胞膜中的积累及其所导致的负效应。     

新疆伽师瓜籽油提取及脂肪酸成分分析

[目的]研究伽师瓜籽油微波提取工艺,对所得油脂成分进行分析,为新疆伽师瓜籽资源开发利用提供参考.[方法]用正交试验法优选微波提取工艺条件,采用气相色谱质谱联用技术分析伽师瓜籽油脂肪酸成分.[结果]优化后,微波辅助提取伽师瓜籽油得率为46.13;,其脂肪酸主要成分为棕榈酸、亚油酸、油酸和硬脂酸,其中不饱和脂肪酸含量为80.85;,亚油酸含量高达62.56;.[结论]与传统索氏提取工艺相比,微波提取伽师瓜籽油工艺效率更高;与常见食用油相比,伽师瓜籽油含更多不饱和脂肪酸,是一种极具开发潜力的药食两用保健植物资源.     

同步抑制棉籽 FAD2 1 与FatB基因表达的RNAi载体构建

采用PCR技术,分别扩增获得靶标基因 FAD2 1 与FatB的功能区域片段426与501 bp,通过PCR引物引入特定的酶切位点,采用DNA标准重组技术与Gateway技术相结合的方法,以表达载体pBI121及RNA干扰载体pANDA35HK为基础,利用种子特异性启动子,成功构建出棉籽特异抑制双基因表达的RNAi载体。