植物油脂合成调控与遗传改良研究进展

植物种子油脂储存的主要形式是三酰甘油。在植物生长发育中,脂肪酸和三酰甘油具有重要功能。分析了植物种子油脂合成代谢过程调控研究进展,总结了改良植物种子油脂策略：①调节碳源分配,抑制碳源流入蛋白质合成路径的关键酶编码基因的表达、增强碳源流入脂肪酸合成路径的关键酶编码基因的表达;②干预油脂合成,促进脂肪酸生物合成,提高三酰甘油组装过程的关键酶编码基因的表达水平;③提高种子油脂的品质：改变植物脂肪酸组成,调节脂肪酸脱氢酶基因的表达,引入外源超长链多不饱和脂肪酸合成途径;④调控油脂合成代谢途径的转录因子表达,提高种子油脂含量。还讨论了植物油脂合成的三酰甘油前体转运机制及合成途径多基因共同调节合成途径等。     

海岛棉GbGPAT2基因的克隆与表达分析

[目的]甘油-3磷酸酰基转移酶(GPAT)是植物三酰甘油合成途径的3个关键酶之一,在油脂品质改良和生物质能源利用方面具有重要的应用价值。[方法]本研究通过同源克隆技术,从多年连续自交的海岛棉材料海资8号中获得了海岛棉甘油-3磷酸酰基转移酶基因,命名为GbGPAT2。[结果]GbGPAT2基因cDNA全长1294 bp,包含1个1113 bp的开放阅读框,编码1条370个氨基酸组成的多肽,预测分子量为42.4 kD,等电点为8.72。该基因编码的蛋白具有2个保守结构域,即典型的溶血磷脂酰基转移酶相似家族保守区(LPLAT-LPCAT1-like,Lysophospholipid Acyltransferases-Lysophospholipid Acyltransferases like)和酰基转移酶超家族保守结构域(NAT-SF,N-Acyltransferase superfamily)。GbGPAT2与小桐子、杨树、大豆和拟南芥的GPATs氨基酸同源性在91.2%～85.4%。跨膜区分析表明,GbGPAT2有2个跨膜结构域,亚细胞定位试验表明,GbGPAT2定位于细胞质膜上。qRT-PCR分析表明,GbGPAT2在胚发育的不同时期表达丰度不同,在开花后25 d的胚中表达量最大。[结论]推测GbGPAT2在海岛棉种子油脂合成中起重要作用。     

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。     

大豆品质调控基因克隆和功能研究进展

大豆(Glycine max L.)是世界上重要的经济作物,为人类生活提供所需的食用油和植物蛋白。大豆油脂、蛋白质和异黄酮含量决定了大豆的经济价值,大豆品质的优劣直接关系到食用者的身体健康,因此,越来越受到广大科研工作者的关注。大豆油脂脂肪酸组成对油的营养价值、耐储性及加工工艺等都有很大影响。油脂的组成和积累受脂肪酸合成途径中多种酶活性的影响,这些基因的表达还受到转录前、转录和转录后水平的调控,有许多相关基因参与此过程。目前大豆油脂的转录调控研究较多。研究表明,GmDOF4和GmDOF11类转录因子可以激活乙酰辅酶A羧化酶和长链脂酰辅酶A合成酶,从而提高了种子油分含量。转录因子GmMYB73可以通过抑制GL2进而促进磷脂酶D的活性,增加了转基因种子的油含量。转录因子GmbZIP123主要通过诱导蔗糖转运蛋白基因(AtSUC1、AtSUC5)和细胞壁转化酶基因(AtcwINV1、AtcwINV3和AtcwINV6)的表达,促进蔗糖从叶片到种子的运输,为油脂合成提供更多原料和能量,从而提高种子油脂含量。转录因子GmNFYA通过激活WRI及油脂合成相关基因,从而提高了种子油含量。大豆籽粒富含蛋白质,占籽粒干物质的40%左右(31%—55%)。大豆蛋白含有8种人体必需的氨基酸,是一种品质优良的植物性蛋白质,在膳食中可以代替部分动物性蛋白质。植物中油分和蛋白质往往是负相关的,GmDOF4和GmDOF11类转录因子可以提高植物油份含量,但其直接结合CRA1启动子,从而下调储藏蛋白的表达。大豆异黄酮是大豆生长过程中形成次生代谢产物,具有多种生物活性,在动植物体内有着广泛的生理作用。近年来大豆异黄酮已成为大豆最引人注目功能成分之一,也是食品与营养学研究热点之一。类黄酮类物质可能通过调节结节的产生从而调控植物的根瘤发育、生长繁殖和固氮作用。大豆异黄酮对乳腺癌、前列腺癌、心血管疾病和骨质疏松症的治疗也表现出其他一些有益的效应。目前研究表明,GmMYB176可以调控CHS8的表达,而干扰GmMYB176的表达降低了大豆根毛中异黄酮的水平,这表明GmMYB176对于异黄酮的生物合成是必需的。本文综述了大豆种子油分、蛋白以及异黄酮含量相关基因的研究进展,并对大豆种子油分、蛋白及异黄酮在转录水平和/或其他方面所受到的调控进行阐述。     

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。     

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。     

紫苏PfDGAT1酵母功能互补分析

[目的]本试验将已克隆的紫苏种子中高表达二酰甘油酰基转移酶(DGAT)基因PfDGAT1转化至酿酒酵母突变型菌株H1246进行酵母互补功能验证,研究二酰甘油酰基转移酶是否具有催化油脂合成的作用。[方法]通过构建紫苏DGAT基因的酵母表达载体pYES2.0-PfDGAT1并转化至酿酒酵母突变型菌株H1246,用尼罗红对转基因酵母细胞染色,检测转基因酵母中是否能合成油体;利用薄层层析(TLC)试验检测转基因酵母中是否存在三酰甘油(TAG)。[结果]转pYES2.0-PfDGAT1载体的突变型酵母菌株H1246能够检测到有油体存在,而转pYES2.0空载体的突变型酵母菌株H1246中没有检测到油体,说明紫苏PfDGAT1基因的表达恢复了酿酒酵母突变型菌株H1246油体缺陷的表型,可以催化TAG合成。[结论]PfDGAT1基因在紫苏种子油脂合成积累过程中发挥重要作用,该研究结果为深入解析PfDGAT1基因在紫苏油脂合成途径中的功能奠定了基础。     

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。     

麻疯树质体甘油-3-磷酸酰基转移酶(JcGPAT2)cDNA的克隆及序列分析

甘油-3-磷酸酰基转移酶(GPAT:EC2.3.1.15)是催化脂肪酰基转移到甘油-3-磷酸的Sn-1位上合成1-酰基-Sn-甘油-3-磷酸(溶血磷脂酸)的酶。通过设计兼并引物和RACE引物,克隆得到麻疯树质体JcGPAT2基因(GenBank登录号:FJ952147),其cDNA全长1 516 bp,其中编码区1 389 bp,编码462个氨基酸,与蓖麻等植物GPAT基因高度同源,且含有4个保守功能结构域(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ)。表达分析表明,JcGPAT2在麻疯树各组织中为组成型表达,在胚中最高而茎中最低;在种子发育过程中,Ⅰ、Ⅱ期表达量较高,Ⅲ期表达量减弱后在IV期又显著增强;在冷处理麻疯树叶片中,其受冷诱导后表达量在处理4 h时显著增加,12 h后又逐渐降低。表明JcGPAT2在种子油脂合成和抗冷性反应中可能起到重要作用。     

大豆黄浆水处理过程中超滤膜的选择

通过实验研究了不同截留分子量和膜材料的超滤膜在超滤大豆黄浆水时的渗透通量、膜衰减系数、蛋白质截留率和总糖透过率,结果表明:PS-10膜是分离大豆黄浆水的适宜用膜。     

大豆与早熟马铃薯间作防治大豆蚜虫初探

为探索出安全有效地防控大豆蚜虫的方法,试验共设6个处理,各处理不喷施任何杀虫剂,研究了不同间作比例对大豆蚜虫数量及大豆产量的影响。结果表明：大豆与早熟马铃薯以8：8比例间作对大豆蚜具有良好的防控效果且增产14．2％,其产量极显著高于其它处理。     

几种豆制品中异黄酮含量的测定和分析

选取超市出售的几种豆制品,测定其异黄酮含量,了解豆制品中异黄酮的基本情况。结果表明,从豆制品干物质分析,豆腐丝中异黄酮含量最高、其次是内酯豆腐,再者为北豆腐,豆腐干较少,豆腐皮和豆腐泡依次更少,总体在129.19~770.99μg/g之间。豆制品的制作工艺可能是造成异黄酮含量差异的原因之一。多数豆制品中染料木素含量高出大豆苷元含量数倍,推测大豆苷元在加工过程中,比染料木素更容易损失。     

我国大豆产业回顾、现状与发展对策

新中国成立以来,我国逐渐由传统的大豆出口大国转变为净进口国,继而转变为世界上最大的进口国,大豆产业发展道路曲折。目前,国内大豆消费量持续快速增长,食用和压榨需求强劲,这与大豆生产不景气形成了鲜明对比。针对我国大豆产业面临的机遇和挑战,我国应充分利用国产大豆的非转基因优势,依靠政策支持和科技支撑提高国内大豆综合生产能力和综合竞争力,重新振兴我国大豆产业。     

大豆品种抗病虫性评价及多抗性抗源筛选

通过人工接菌和田间自然鉴定的方法,对大豆食心虫、大豆蚜和大豆菌核病进行了品种抗性鉴定。从92个品种和品系中,鉴定出高抗大豆食心虫6个,抗16个,中抗36个,感虫34个。从112个品种(系)中,鉴定出高抗大豆菌核病1个,抗12个,中抗17个,感57个,高感25个。从34个初选品种(系)中,鉴定出中抗大豆蚜12个,感22个。综合选出抗2虫1病、抗倒伏及高产的多抗品种6个。     

大豆多肽研究与开发:现状·问题·建议

阐述了大豆多肽的特性和应用,分析了大豆多肽的研究现状和进展,针对大豆多肽在研究和开发方面存在的问题,提出了大豆多肽的研究与开发建议。     

福建省毛豆疫病发生规律研究

田间病害调查及系统观察结果表明:福建省毛豆疫病主要在闽南地区毛豆种植区发生,春植毛豆病害较重;4~5月份的降水量和雨日数是病害发生流行关键影响因素。毛豆连作地病害较重,毛豆品种间存在抗病性差异。     

大孔吸附树脂富集豆粕中大豆异黄酮的工艺研究

以高效液相色谱法测定豆粕中大豆异黄酮的含量为考察指标,比较4种不同型号大孔树脂对大豆异黄酮的吸附解吸性质,从中筛选出的AB-8型树脂为最佳的吸附解吸树脂,结果AB-8型大孔吸附树脂可以吸附50mL的大豆异黄酮浓缩液,70%乙醇为解吸剂,解吸体积2BV时可以使富集与纯化后豆粕中大豆异黄酮洗脱率达90%以上。     

黑河地区大豆重茬种植存在的问题及解决途迳

大豆重茬造成的危害,一直是大豆生产中的主要问题。大豆重茬造成大豆病虫害加重,土壤养分偏耗,土壤中有益微生物种群数量减少,土壤环境恶化,导致大豆产量和商品质量下降,严重影响广大农民的经济效益。     

北京地区夏播大豆干物质积累动态规律分析

以3个菜用大豆和3个普通大豆品种为试验材料,研究北京地区夏播大豆干物质积累规律。结果表明,大豆花后20d籽粒鲜重增加迅速,至花后55d达到最大值;籽粒干重从花后27d上升迅速,55d之后增加趋于缓慢,干物质积累符合"慢—快—慢"的S曲线;花后34d内以豆荚干物质积累为主,花后34d至成熟是籽粒干物质积累的时期;菜用大豆鲜荚采摘的最佳时期是花后55d左右;菜用大豆的豆荚和籽粒相比普通大豆后期脱水较慢,有利于延长采摘期。