紫苏二酰基甘油酰基转移酶2基因克隆与功能研究

二酰基甘油酰基转移酶(diacylglycerol acyltransferase,DGAT)是植物合成三酰甘油(TAG)最后一步的关键酶,其中DGAT2在某些植物的种子油中能选择性积累更多不饱和脂肪酸。本文成功克隆了紫苏二酰基甘油酰基转移酶2基因(PfDGAT2),并进行生物信息学分析。PfDGAT2实时荧光定量结果表明,不同器官中PfDGAT2基因均有表达,10 d种子的表达量最高,在根中的表达量次之,在种子发育中后期,PfDGAT2表达量逐渐降低。与野生型拟南芥相比,过表达PfDGAT2拟南芥种子含油率提高了21.68%~77.89%,其中种子含油率增加最多的4个株系,其亚麻酸(C18:3)增加4.57%,花生一烯酸(C20:1)增加7.44%,花生二烯酸(C20:2)增加5.4%,二十二一烯酸(C22:1)增加10.37%,而棕榈酸(C16:0)、硬脂酸(C18:0)和亚油酸(C18:2)含量分别降低了3.47%、6.64%和4.83%,油酸(C18:1)和花生酸(C20:0)分别只降低了0.18%和1.91%。本研究结果表明,紫苏PfDGAT2基因不仅能提高种子含油率,还能促进亚麻酸、花生一烯酸等不饱和脂肪酸的积累,这为研究植物不饱和脂肪酸的合成积累提供了参考及理论依据。

紫苏PfAP1基因的克隆与功能研究

APETALA1(AP1)基因属于高等植物花器官发育“ABCDE”模型中的A类基因,调控萼片和花瓣的形成。根据紫苏(Perilla frutescens)转录组数据克隆获得紫苏PfAP1基因序列,利用生物信息学方法对PfAP1的基本理化性质进行了分析,构建系统进化树分析PfAP1与其他物种AP1的同源性。通过构建PfAP1植物表达载体,转化拟南芥(Arabidopsis thaliana)获得PfAP1过表达和回补突变植株,分别与野生型Col-0及ap1-12突变体拟南芥进行表型比较观察,初步明确了PfAP1基因在植株生长及开花过程中的功能。PfAP1的ORF长度为756 bp,编码251个氨基酸。系统发育树表明紫苏PfAP1与芝麻(Sesamum indicum)、灰毡毛忍冬(Lonicera macranthoides)关系较近,与拟南芥、番茄(Solanum lycopersicum)和荔枝(Litchi chinensis)关系较远。相比于Col-0和ap1-12,过表达与回补突变植株均表现出植株高大和早花现象,这一结果说明PfAP1在植物营养生长与开花进程中起着重要作用。回补突变体植株还表现出花畸形的现象,但其萼腋次生花数量有明显的降低。本研究证实PfAP1基因可调控植物早花,参与花器官(花瓣和萼片)的发育。