甘蓝型油菜油酸脱氢酶基因(fad2)多个拷贝的发现及分析

以甘蓝型油菜湘油15为材料, 随机挑选56个来自基因组的fad2基因克隆、47个来自幼苗整株的fad2基因cDNA克隆和9个授粉27 d后种子中fad2 cDNA克隆进行双向测序。基因组中56个fad2序列的碱基同源性为91.0%~99.9%, 从中得到11个差异序列, 即11个不同的fad2基因拷贝。将其翻译成氨基酸序列发现, 6个拷贝在编码区中出现多个终止密码子, 另外5个的同源性为90.60%~99.74%, 与47个来自幼苗整株的fad2基因cDNA序列进行比较, 发现fad2基因没有内含子。从种子中的9个fad2 cDNA克隆序列中找到2个有差异的cDNA, 它们的编码区中没有终止密码子, 说明在种子中有多个fad2基因表达。基因组中的11个拷贝根据同源性可分成两组, 命名为fad2I和fad2II。RT-PCR分析发现在授粉27 d的种子中fad2I有较强表达, fad2II没有表达; 但在叶片中两者都有表达。     

六个甘蓝型油菜油酸脱氢酶（FAD2）假基因的克隆和分析

以甘蓝型油菜湘油15为材料,采用PCR方法克隆并分析了56个FAD2基因克隆和47个FAD2基因cDNA克隆,从中发现6个新的FAD2基因拷贝。它们与公布的甘蓝型油菜FAD2基因(AY577313)具有87%以上的同源性,没有内含子,在开放阅读框中存在1~12个终止密码子,其中有2个拷贝具有转录功能。将这6个FAD2基因拷贝在酿酒酵母中进行体内表达实验,通过气相色谱检测脂肪酸组成证明其不具备油酸脱氢酶功能,与对照相比,也没有改变酵母体内脂肪酸组成。由此推测这6个FAD2基因拷贝为假基因。     

EMS诱变甘蓝型油菜获得高油酸突变体

用0.4％ EMS诱变甘蓝型油菜NJ7982种子,从M2代筛选得到1个油酸含量76.15％的突变株(M2-2080),M3代该突变体的油酸含量也达到了75.0％ (M3-2080-1).对高油酸突变体M3-2080-1和野生型BnFA D2基因进行克隆,分析突变体油酸含量高的原因.序列表明,高油酸突变体中,BnFA D...     

利用基因芯片技术研究甘蓝型油菜油酸合成中差异表达基因

采用基因芯片技术对甘蓝型油菜高油酸(71.71%)和低油酸(55.6%)材料进行分析,探索油酸的差异表达基因。结果检测到差异表达基因562个,其中上调表达基因194个,下调表达基因368个。以基因芯片中油菜上调基因NM_100489和下调基因NM_130183为材料,用实时荧光定量方法验证基因芯片的结果,二者完全相符。根据基因芯片的实验结果,采用Go注释系统和数据库查询对562个差异表达基因进行功能注释表明,主要为各种酶类、结合功能、转录调控、代谢等,还有的功能未知或与糖代谢及脂肪酸合成相关,其中丙酮酸激酶、果糖二磷酸、酰基传递/酰基ACP硫脂酶、作用于酯键的水解酶、Δ9硬脂酰-乙酰载体蛋白去饱和酶(ADS1)、Δ9酰基-油脂减饱和酶2(ADS2)、ω-3脂肪酸减饱和酶(fad3)等被鉴定为差异表达基因。     

四川省甘蓝型高油酸油菜发展现状

甘蓝型高油酸油菜具有油酸含量高,亚油酸、亚麻酸含量低的特点,长期食用可降低心脑血管疾病发病风险,同时甘蓝型高油酸油菜适应性强,易于推广种植。然而,四川地区甘蓝型高油酸油菜种质资源收集、筛选工作不够系统全面,甘蓝型高油酸油菜品种、食用油品牌严重缺乏。为加强甘蓝型高油酸油菜资源保育与可持续开发利用,对其资源、育种和产业面临的问题进行了总结,为四川省开展甘蓝型高油酸油菜育种提供了一些思路和方向。     

甘蓝型油菜高油酸性状研究进展

油酸是单不饱和脂肪酸,无论食用还是工业用都具有非常重要的作用,提高油酸含量是作物脂肪酸改良的重要目标。综述了高油酸油菜的特点、高油酸油菜获得途径及育种成就、高油酸性状遗传规律、分子标记和QTL定位等方面的研究进展,提出高油酸和油菜杂种优势利用相结合应是我国油菜高油酸育种的主攻方向。     

转基因高油酸油菜T-DNA插入拷贝数及整合位点分析

为获得转基因高油酸油菜T-DNA插入拷贝数及整合位点相关信息,本研究应用地高辛标记的NPTII基因片段为探针,与经BamHI酶切的转基因甘蓝型油菜高油酸株系W-4的T2代单株的基因组DNA进行Southern杂交。结果显示:W-4的T2代单株的基因组含有一个T-DNA拷贝。用3到4个根据载体pCNFIRnos序列设计的嵌套特异性引物分别与简并引物组合进行TAIL-PCR反应,扩增得到转基因油菜T-DNA插入位点的左、右边界旁侧序列。经分析右边界旁侧序列长度为470bp,其中180bp为载体序列,290bp为W-4的基因组序列;左边界旁侧序列长度为641bp,其中365bp为W-4的基因组序列,276bp为载体序列。序列比对结果发现该转基因事件中,T-DNA左边界序列完全整合到油菜基因组中,仅有1个碱基由G转换成了A。而右边界则缺失了包括RBborder在内的62个碱基。结果表明:转基因高油酸油菜T-DNA的整合是一次无其他额外载体序列的整合。blast分析获得的与左右边界相连的油菜基因组序列,未检索到与之高度同源的序列,推测T-DNA插入位点可能位于油菜基因组非编码区。综上所述,本研究分析了转基因油菜W-4基因中T-DNA拷贝数、整合特点和旁侧序列,研究结果为转基因油菜的生物安全性评价以及转基因高油酸油菜的检测提供重要的基础信息。     

高油酸油菜研究进展及其前景展望

综述了高油酸菜油的功能、油酸的遗传特性、不同高油酸油菜的育种方法(小孢子培养、远缘杂交、诱变和转基因技术)的研究进展和目前高油酸菜油的发展概况.认为要加强对高油酸遗传特性的研究,将各种有利的栽培方法、育种方法结合使用,促进高油酸产业的发展.     

甘蓝型油菜细胞质雄性不育性的基因分析

通过对３８４Ａ、２１７Ａ两个甘蓝型双低油菜细胞质不育系及其保持系、恢复系、杂种Ｆ１、Ｆ２及ａＢＣ１（不育系×杂种Ｆ１）、ｂＢＣ１（杂种Ｆ１×保持系）等群体中植株的育性观察和分析，初步查明３８４Ａ、２１７Ａ均属孢子体不育。雄性不育性是由细胞质中的不育基因和细胞核中的隐性基因相互作用的结果。３８４Ａ具有一对隐性不育核基因，２１７Ａ具有两对隐性不育核基因，且３８４Ａ的一对隐性核不育基因与２１７Ａ的任何一对隐性不育核基因不存在等位关系。３８４Ａ的基因型为Ｓ（ｒ１ｒ１），２１７Ａ的基因型为Ｓ（ｒ２ｒ２ｒ３ｒ３）。     

甘蓝型油菜(Brassica napus L.)抗倒伏性状的主基因+多基因遗传分析

应用植物数量性状主基因+多基因混合遗传模型多世代联合分析方法,研究了甘蓝型油菜浙平1号×04Pb11(I)和宁1243×04Pb11(II)的P1、P2、F1、B1、B2和F2 6个世代初花期单株抗压力的遗传。结果表明：抗倒伏性状的遗传在组合I受2对加性-显性-上位性主基因+加性-显性-上位性多基因控制,在组合II受2对加性-显性-上位性主基因+加性-显性多基因控制;2个组合中的2对主基因都以加性效应为主,都表现抗倒对易倒部分显性或完全显性,2对主基因间存在明显的基因互作效应;2个组合中,F2群体主基因遗传率平均为54.71%,而多基因遗传率只在B1群体中检测到,平均为10.56%,表明2个组合的抗倒伏性状是以主基因遗传为主,应在早期世代进行选择;2个组合各群体中,遗传变异平均占表型变异的53.43%,而环境变异平均占表型变异的46.57%,表明环境对油菜抗倒伏性状的影响比较大。     

高粱硬脂酰-ACP脱氢酶基因（SbSAD）家族鉴定及不同发育阶段表达分析

硬脂酰-ACP脱氢酶是形成不饱和脂肪酸的关键酶。利用拟南芥蛋白序列作为比对序列在NCBI和Phytozome数据库进行Blastp同源比对,共鉴定11个SbSADs基因。对SbSAD基因家族进行蛋白特性、进化关系、不同发育阶段表达、基因结构、保守基序、染色体定位、基因二级和三级结构、启动子区的顺式元件及种子发育阶段表达分析,结果显示,SbSADs基因编码区为1 134~1 290bp,其编码蛋白的氨基酸数为377~449,分子量最大为48.0kDa,最小为39.8kDa,等电点为5.26~8.76;根据系统发育树,将SbSAD基因家族分为3个亚族,其中亚族I在不同组织发育阶段表达量较高;11个SbSADs基因不均等地定位在高粱1、2、3、4、6、7和10号染色体上;SbSADs蛋白二级结构均以α-螺旋和无规则卷曲为主,三级结构预测显示,除SbSAD8外,其余SbSADs的蛋白三级结构高度相似;11个SbSADs基因的启动子区与低温胁迫相关的元件数量高度富集。SbSAD5基因在种子发育5和10d均有较高的表达量。     

播娘蒿油酸脱氢酶基因(DsFAD6)的克隆和表达分析

采用RACE-PCR的技术克隆了播娘蒿的油酸脱氢酶基因(DsFAD6),它是催化油酸转化为亚油酸的一个关键酶基因.DsFAD6 cDNA全长序列的开放阅读框长1 344 bp,编码一个由447个氨基酸残基组成的蛋白质,推测的蛋白质相对分子质量为51.16 kD,等电点为9.27.序列分析表明DsFAD6的氨基酸序列具有3个高度保守的组氨酸盒子,该结构在去饱和酶中是高度保守的,且在N端预测到信号肽,初步认定该酶定位于质体.序列比对和系统发生分析显示DsFAD6与十字花科植物FAD6基因具有较高一致性.RT-PCR分析表明,DsFAD6在根、茎、叶、花蕾、花及幼嫩角果中均表达,但在茎、叶和幼嫩角果中表达较高.胁迫诱导表达中,DsFAD6在播娘蒿叶片中表达明显受伤害胁迫诱导,但在冷胁迫下呈负相关.     

RNAi沉默转基因油菜fad2基因表达的种子特异性分析

为研究RNAi沉默转基因油菜fad2基因表达的效果及其器官特异性,实时荧光定量PCR法分析比较了转基因油菜W-4与非转基因对照Westar开花后第7天、第14天、第21天、第28天的种子以及越冬期油菜根、茎、叶器官中的fad2基因的相对表达量。结果显示:对照Westsr种子中fad2基因的相对表达量随开花后的天数呈逐渐增加的趋势,但W-4种子中fad2基因的相对表达量在开花后第21天、第28天较对照Westar显著下降,降幅达到60%。说明转基因油菜W-4在种子发育过程中表达的fad2基因的dsRNA干扰了fad2基因表达。W-4与Westar在越冬期根、茎、叶器官中fad2基因的相对表达量基本一致,无显著性差异。脂肪酸组成分析结果显示:W-4种子中油酸平均含量达到81.5%较Westar增加了近15%,而多不饱和脂肪酸平均含量为5.25%,较Westar下降了近70%;但根、茎、叶中的脂肪酸含量二者无显著差异;结果表明转基因油菜中RNAi干扰fad2基因表达具有种子特异性,不干扰其它器官的fad2基因表达。研究还发现转基因油菜fad2基因表达下降的时期与napin基因表达时期同步,均始于开花后21d左右,表明目标基因的表达受napin启动子的准确控制。     

油菜油体钙蛋白基因BnClo1的克隆和表达

应用同源序列克隆法设计同源简并引物,结合RT-PCR和RACE-PCR技术从甘蓝型油菜中分离克隆了编码28.1 kD油体钙蛋白( caleosin)的基因BnClo1。其全长1 058 bp的BnClo1 mRNA( GenBank中序列号为AY966447)包含完整的开放阅读框和3＇末端Poly( A)尾巴结构,染色体DNA结构上含6个外显子和5个内含子。Northern杂交结果表明油菜中BnClo1在种子形成中期开始丰富表达,在种子形成后期,即种子开始脱水成熟时期,高量稳定地表达。半定量PCR结果显示BnClo1在油菜种子吸水膨胀后前2 d的茎中明显表达。证明在油菜种子发育期间,BnClo1对mRNA的转录表达是由胚胎发育来调控的,具有显著的时空特性,并与油体的形成和积累密切有关。推测的caleosin蛋白为245个氨基酸残基( GenBank中序列号为AAY40837)组成的两性蛋白质,主要含3个结构域即由N末端1~16位氨基酸残基组成的α-螺旋和17~61位氨基酸残基组成的强亲水性的随机卷曲构成的N-末端亲水性结构域;由80~120位氨基酸残基组成的中间疏水性结构域和C-末端亲水性结构域。N-末端亲水性结构域包含一个潜在的结合Ca²⁺的EF-手结构。中间疏水性结构域包含一个潜在的脯氨酸-结( Proline-Knot)模体,在92~114位氨基酸残基组成的α-螺旋跨膜区域,推测在caleosin蛋白与单层磷脂层和油体锚定结合上及增加种子油体的稳定性上起着重要的作用。     

花生Δ9-硬脂酰-ACP脱氢酶基因(SAD)的序列分析

利用同源克隆技术获得花生区组二倍体野生种A. duranensis和A. ipaensis Δ⁹-硬脂酰-ACP脱氢酶基因SAD (命名为gSAD-A和gSAD-B)及3个栽培品种的SAD,每个栽培品种有2个SAD (命名为gSAD-1和gSAD-2)。同时获得丰花2号SAD的两条全长cDNA (命名为FhrSAD-1和FhrSAD-2)。丰花2号的FhgSAD-1和FhgSAD-2均含有2个内含子,二者同源性97.5%,共有69个变异位点,其中62个是SNP位点、6个特异性酶切位点。FhrSAD-1和FhrSAD-2间核苷酸序列同源性98.6%,其中编码区序列同源性98.9%,共有12个变异位点,编码的Ah-SAD2氨基酸序列与Ah-SAD1相比在N端的¹⁷PSSSSSSSSSSFSL³⁰丝氨酸聚集区少一个丝氨酸。gSAD-1和gSAD-A同源性为99.9%,存在4个SNP位点; gSAD-2和gSAD-B同源性为100%。推测gSAD-1和gSAD-2分别来自花生栽培品种的A、B2个染色体组。研究明确了花生不同染色体组SAD的序列特征,为进一步探讨SAD的表达及其在控制花生籽仁脂肪酸组分中的作用提供了重要的参考。     

胡麻脂肪酸去饱和酶基因(fads)差异表达分析

为了了解fad基因在胡麻蒴果发育过程中对不饱和脂肪酸的调控,对高、中、低三个不同亚麻酸(C18:3)含量的胡麻品种(’CDC Gold’,‘内亚7号’,’Linola’)进行了不同时期的品质测定,以及脂肪酸去饱和酶2a基因(fad2a)、脂肪酸去饱和酶2b基因(fad2b)、脂肪酸去饱和酶2c基因(fad2c)、脂肪酸去饱和酶3a基因(fad3a)、脂肪酸去饱和酶3b基因(fad3b)的qRT-PCR定量分析。结果表明,随着蒴果成熟,可溶性糖含量呈降低趋势,粗脂肪与粗蛋白不断积累,且差异显著(p<0.05)。fad2a基因、fad3a基因以及fad3b基因在各个时期中的表达符合正态分布。以0 d的蒴果为对照,在胡麻种子形成过程中,‘内亚7号’的三个基因在5 d和15 d的表达量迅速增加,到30 d时急剧减少,15 d的fad2a基因表达量为5.23倍,fad3a基因表达量是fad2a基因表达量的14.52倍,fad3b基因的表达量是fad2a基因表达量的16.14倍,表明这三个基因参与不饱和脂肪酸积累过程。在低亚麻酸含量品种‘Linola’30 d中,fad3a基因是fad2a基因表达量的52.71倍,fad3b呈下调趋势;在高亚麻酸含量品种‘CDCGold’30d中,fad3a基因与fad2a基因的表达量均呈下调趋势,fad3b的表达量为3.92倍;在中等亚麻酸含量品种‘内亚7号’中,fad2a基因表达量降低了0.31倍,fad3a基因是fad3b基因表达量的1.87倍。fad2b基因、fad2c基因熔解曲线不稳定,峰值低,可以在后续试验中继续探索。     

棉花FAD 2-1基因的克隆及其ihpRNA和amiRNA干扰载体的构建

 采用RT-PCR方法克隆了棉花△-12脂肪酸去饱和酶基因(GhFAD2-1)的cDNA全长序列,该基因含有1158 bp的完整开放阅读框。棉花FAD2-1是种子中编码催化油酸形成不饱和脂肪酸的关键酶的基因,选取GhFAD2-1基因中的一段特异的515 bp片段,构建了种子特异性启动子NAPIN调控的ihpRNA干扰表达载体pFGC1008-NAPIN-FAD2-1,同时构建了针对GhFAD2-1基因的人工miRNA表达载体pCAMBIA1302- amiRNA-FAD2-1。