新型工业油料作物亚麻荠油脂代谢工程

亚麻荠(Camelina sativa L.Crantz)是一种新型的"低投入、环保型"工业油料作物。种子含油量达43%,其中α-亚麻酸>35%。种子油不仅可做食用油和动物饲料,亦可用于加工保健功能食品,以及生物燃油和高值油脂产品。重点分析亚麻荠主要农艺性状和优异油脂性状,论述应用基因工程技术对亚麻荠油脂品质的遗传改良研究,包括长链多聚不饱和脂肪酸,ω-7脂肪酸,中、短链脂肪酸和蜡酯生物合成,以及单一脂肪酸富集途径的代谢组装。分析和讨论了亚麻荠功能基因组学研究动向以及亚麻荠产业发展前景。

EMS诱变亚麻荠获得2S贮藏蛋白缺失突变体

亚麻荠种子富含大量不饱和脂肪酸和贮藏蛋白。为了获得广泛的育种材料,创建优异的新种质,采用EMS(甲基磺酸乙酯)对亚麻荠种子进行诱变处理。通过EMS不同处理时间(0,8,12,16 h)和不同处理浓度(0,0.2%,0.4%,0.6%,0.8%,1.0%,1.2%)条件下诱变亚麻荠种子,建立了EMS诱变亚麻荠种子的优化体系,以0.8%(V/V)EMS处理成熟种子12 h效果最佳,筛选获得一个亚麻荠2SP1突变体。与野生型相比,该突变体种子贮藏蛋白成分中缺失了2S清蛋白,但是亚麻荠种子含油量和蛋白含量、株型和种子萌发等农艺性状未发生显著变化。这种特殊的亚麻荠2SP1突变体可作为研究种子贮藏蛋白合成机理及培育高营养品质亚麻荠新品种的优异种质资源,也可用于进行相关功能基因组学等的研究。

镉胁迫对油菜生长发育中生理生化特性的影响

[目的]为了研究不同浓度的Cd2+胁迫对油菜种子的发芽、生长、叶绿素含量以及超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化物酶(POD)活性和丙二醛(MDA)含量等生理生化特性的影响。[方法]以3个油菜品种四月慢、100金牌华冠、日本花冠为供试材料,采用砂培法。[结果]Cd2+胁迫对油菜的发芽情况、株高、鲜重、SOD活性、POD活性、MDA含量的影响均为极显著(P<0.01);低浓度的Cd2+胁迫对油菜的生长有刺激作用,可以提高发芽率和发芽势、株高、鲜重,高浓度的Cd2+胁迫对油菜的生长有抑制作用;当Cd2+浓度为0.002/L水平时,油菜种子发芽率、植株的株高、鲜重、叶绿素含量达到最高值,差异达到极显著(P<0.01);且在3个品种中,100金牌华冠的相应值最高,显著高于另外2个品种(P<0.05);低浓度的Cd2+胁迫对油菜有刺激作用,可以促进SOD活性、POD活性、MDA含量的提高,高浓度的Cd2+胁迫对油菜的生长有抑制作用;当Cd2+浓度为0.01 mg/L时,油菜SOD活性、POD活性达到最高值,当Cd2+浓度为0.02 mg/L时,Cd2+对植物的伤害已超出保护性酶对植物调节和保护作用的能力;在3个品种中100金牌华冠的对应值最高,也与四月慢和日本花冠2个品种呈显著差异(P<0.05);当Cd2+浓度为0.005 mg/L水平时,油菜MDA含量达到最高值,呈极显著差异(P<0.01),表明加重了植物体脂质过氧化的程度和细胞损伤的程度。[结论]该研究可以为我国煤矿集中地区农田土壤镉污染的治理以及农产品的安全保障提供科学依据。

新型能源作物亚麻荠及种子油脂合成调控研究进展

亚麻荠(Camelina sativa(L.)Crantz)是一种新型的能源作物,其商业化开发前景广阔。在介绍亚麻荠主要生物学特性、农艺性状和种子脂肪酸组成等基础上,重点论述亚麻荠种子脂肪酸合成代谢途径及其基因调控网络,以及亚麻荠在生物能源领域中的应用,讨论和分析亚麻荠在我国的发展现状及存在问题,并提出相应的建议。

新型油料作物亚麻荠种子油脂积累的研究

亚麻荠（Camelina sativa （L.） Crtz.）是一种新型优质油料作物,含油量高达40％以上,其中不饱和脂肪酸亚油酸和亚麻酸占油脂的58％以上,广泛应用于食品生产和多种工业领域.为更深入解析亚麻荠种子油脂合成与积累机制,测定了在山西太谷自然条件下,亚麻荠种子形态发育、种子含油量、种子脂肪酸组成,以及蛋白质合成积累的动态过程.结果发现：发育早期阶段1～16 DAF（days after flowering）的亚麻荠种子高含棕榈酸、硬脂酸和油酸,但含油量较低;在种子发育中间阶段16～24 DAF,种子油脂迅猛积累,多种长链不饱和脂肪酸含量大幅度提高,在24 DAF每粒平均含油量可达0.47 mg,含油量达到26.8％;在种子发育后期阶段24～36 DAF,油脂合成与积累相对缓慢,由于干燥失水,含油量持续升高.在36 DAF的时候与其它组织根、茎、叶等营养器官相比,种子中亚油酸和亚麻酸的含量较高,分别是14.8％和41.3％.本文为亚麻荠新种植区域品种遗传改良和建立相配套的栽培体系提供科学参考.

处理时间对农杆菌介导甘蓝转化中抗性芽分化率的影响

以甘蓝下胚轴为材料,研究根癌农杆菌转化过程中预培养、感染、共培养各阶段中处理时间对出愈率和抗性芽分化率的影响。结果表明,不同阶段处理时间对甘蓝的出愈率和转化效率有明显的影响,甘蓝转化过程中预培养、感染、共培养的最佳处理时间分别为36h、5min、48h。

细胞程序性死亡机制的研究

细胞程序性死亡是细胞在自身基因编码、多种因子调控的作用下发生的一种正常的生理反应。它是植物和动物生长发育过程中的一种普遍现象,已成为当前生物学的研究热点之一。介绍PCD的概念和基本特征,重点说明了PCD的作用机制,同时展望了PCD研究中有待进一步解决的问题和实际意义。

生物技术专业应用型人才培养模式探讨——以晋中学院为例

基于现代生物技术行业的发展及对人才的知识、能力与素质的需求,高校应对应用型人才培养模式进行改革和探索,通过多层次和全方位的人才培养体系,提高生物技术专业应用型人才的培养质量。文章结合晋中学院生物技术专业的改革,对高校的课程体系、教学模式、教学评价体系和教师队伍建设进行思考,以期为我国高校生物技术类应用型人才培养模式的改革与发展提供更多参考。

Cu、Zn、Mn对油菜种子萌发及幼苗生长的影响

采用水培实验研究了重金属元素Cu、Zn、Mn对油菜种子萌发、幼苗生长以及叶绿素含量的影响.结果表明低质量浓度≤50mg/L的Cu、Zn、Mn水溶液能促进油菜种子萌发、幼苗生长以及叶绿素的形成,而高质量浓度≥150mg/L的Cu、Zn、Mn水溶液对油菜生长有抑制作用.

亚麻荠FAD2-1和FAD3-1编码蛋白的生物信息学分析

△-12脂肪酸脱氢酶FAD2(fatty acid desaturase 2)和△-15脂肪酸脱氢酶FAD3(fatty acid desaturase 3)是控制亚油酸(18∶2;ω-6)和亚麻酸(18∶3;ω-3)合成的限速酶,亦在植物抵御低温等环境胁迫反应中起重要作用。本文利用生物信息学工具分析了亚麻荠(Camelina sativa)FAD2-1和FAD3-1编码蛋白的理化性质、二硫键、磷酸化位点、高级结构、保守域和功能系统进化等特征。结果表明,FAD2-1和FAD3-1编码蛋白理论pI相近(分别为8.39和8.42),然而前者不稳定系数(40.04)显著高于后者(29.46)。FAD2-1蛋白的磷酸化位点为23个,多于FAD3磷酸化位点(18个),预示FAD2-1更易受翻译后调控。这两种蛋白均含有3个保守的组氨酸富集区(Hisbox),且在C端含有内质网滞留信号,赋予其定位于内质网和催化双键形成的活性。FAD2-1的a-螺旋比例(45.31%)高于FAD3-1(33.16%),然而后者无规则卷曲比例(51.93%)大于前者(44.53%)。3D结构模拟显示,FAD2-1和FAD3-1功能域大小和构象存在差异,这可能影响到底物选择性和催化效率。这些结果为全面解析亚麻荠种子油脂合成和ω-3族脂肪酸富集的分子机理提供了科学参考。

SO_2胁迫对大叶黄杨和贴梗海棠叶绿素及可溶性蛋白含量的影响

以贴梗海棠和大叶黄杨为试验材料,研究经SO2胁迫后,其生理生化的变化。结果表明,与对照相比,SO2处理的贴梗海棠和大叶黄杨的叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素含量均有所下降,且随SO2质量浓度的增加,这3个指标的下降比率增加;经SO2处理后,贴梗海棠和大叶黄杨叶片内的可溶性蛋白含量与对照相比均升高,且随SO2质量浓度的增加,可溶性蛋白含量的增加比率呈升高趋势,而且大叶黄杨的增加比率高于贴梗海棠。

工业污水对黑斑蛙蝌蚪生长发育及DNA的影响

将黑斑蛙蝌蚪暴露于不同体积分数100%、20%、4%、0.8%和0%的工业污水中饲养,观察其生长发育过程,每7d记录平均体质量和平均体长及黑斑蛙的成活情况。对照组0%至100%工业污水处理后,蝌蚪的死亡率7d内,由3%升至100%;14d内,蝌蚪体长平均增长率由43.7%降至21.1%,每增高5倍体积分数,体长平均增长率降低5.6%;蝌蚪体质量平均增长率的影响由238.5%降至135.6%,每增高5倍体积分数,体质量平均增长率降低25.7%。采用单细胞凝胶电泳技术,利用CASP软件检测分析工业污水对黑斑蛙蝌蚪血细胞DNA损伤。结果表明,DNA损伤呈现剂量效应和时间效应,彗星图像拖尾增加,尾长、尾部DNA含量和Olive尾距显著增加。因此,本研究可为水质监测、水产养殖等领域提供科学依据和理论基础。

吸烟饮酒与血压的关系研究

研究了吸烟、饮酒与血压的关系.随机抽样21-60岁健康的男女性样本1522人,通过调查问卷方法对样本的性别、年龄、文化水平、吸烟状况、喝酒状况、体育锻炼状况和个人病史等进行询问.用标准方法测量样本的血压值.在统计软件SAS9.0中,利用简单相关分析分别计算吸烟,饮酒与舒张压、收缩压之间的相关系数;利用协方差分析在校正其他因素的影响后分别比较吸烟组、饮酒组与各自的对照组之间血压的差异性.相关分析表明吸烟、饮酒均与收缩压显著正相关,协方差分析表明:吸烟组和饮酒组分别与其对照组之间的收缩压存在显著差异(P<0.0001).吸烟和饮酒是预测高血压危险性的有效指标.

亚麻荠CsDGAT3基因的鉴定与表达分析

亚麻荠是十字花科植物中一种古老的油料作物,其油脂中富含人体所必需的ω-3脂肪酸。二酰甘油酰基转移酶(DGAT)是三酰甘油(TAG)生物合成最后一步中的关键限速酶。以花生AhDGAT3基因为探针,从亚麻荠基因组数据库中共筛选出3个均包含DGAT3蛋白典型结构域(TRX-like_Fd family)的目的基因,并分别命名为CsDGAT3-1、CsDGAT3-2和CsDGAT3-3。理化性质分析表明,这3个蛋白分别编码361、364、365个氨基酸,且均为定位于细胞质、无跨膜结构的水溶性酶蛋白。三级结构分析表明,这3个目的基因均以同源二聚体形式存在。多序列比对及系统进化关系表明,CsDGAT3蛋白与荠菜DGAT3(CrDGAT3)蛋白具有极高的序列相似性,暗示其功能上具有相似性。荧光定量PCR结果显示,亚麻荠CsDGAT3基因在根、茎、叶、花和种子中均有表达,但CsDGAT3-1主要在根中表达,CsDGAT3-2主要在花和萌发的种子中表达,CsDGAT3-3则在发育中的种子中表达量最高。研究结果可为进一步解析亚麻荠种子TAG及油脂生物合成调控机制提供科学依据。

亚麻荠CsLEC1基因家族的鉴定及其在种子发育时期的表达分析

Leafy Cotyledon 1(LEC1)是参与植物种子胚胎发育和种子油脂合成调控的重要转录因子,为探究LEC1在亚麻荠中的结构和功能,从亚麻荠基因组数据库中鉴定得到CsLEC1基因家族,并对其进行生物信息学分析和差异表达分析。结果发现,亚麻荠基因组中共有3个LEC1基因,分别命名为CsLEC1-1、CsLEC1-2和CsLEC1-3,编码239~241个氨基酸,分子质量为25.89~26.10 ku,定位于细胞核中,且属于酸性亲水性蛋白,无信号肽和跨膜结构域,说明为非分泌型蛋白。蛋白结构分析表明,CsLEC1蛋白的二级结构以α螺旋和无规则卷曲为主,均含有“α1-L1-Asp-α2-L2-α3”典型的HAP3亚基的B保守结构域。系统进化显示,CsLEC1蛋白与同为十字花科的拟南芥AtLEC1蛋白、甘蓝型油菜BnLEC1聚为一族。种子不同发育时期的差异表达分析显示,3个CsLEC1基因均在开花后20 d的种子中表达量最高。研究结果可为进一步解析亚麻荠CsLEC1基因及其编码蛋白的精准功能提供重要的科学参考。

新型工业油料作物亚麻荠:从基因组到代谢工程

亚麻荠是一种新发掘的重要工业油料作物,具有低耗、广适和多抗等优异农艺性状。因生育短和已建立简易高效遗传转化体系,亚麻荠正发展成为理想的新型模式植物。本文重点介绍亚麻荠基因组、转录组、蛋白组以及遗传图谱的最新研究进展,深入论述亚麻荠种子代谢工程策略及所取得成就,特别是乙酰甘油脂、羟化脂肪酸、中链脂肪酸、长链ω-3多聚不饱和脂肪酸和棕榈油酸等高值油脂生物合成途径的代谢组装,分析和讨论未来亚麻荠前沿研究动向及其产业发展前景。

种子特异表达二酰甘油酰基转移酶基因(VgDGAT1)提高亚麻荠种子油脂积累

亚麻荠（Camelina sativa）是一种＂低耗、高效、环保＂的非粮型工业油料作物。为提高亚麻荠种子含油量,将来源于一种菊科野生油料植物（Vernonia galamensis）高酶活性的二酰甘油酰基转移酶1 c DNA克隆（Vg DGAT1）在发育种子中特异表达。Vg DGAT1超表达导致转基因亚麻荠种子中DGAT酶活性提高了30多倍。Vg DGAT1高表达的亚麻荠种子含油量从野生型的37%提高到46%~51%,而且蛋白质积累未减少,表明对DGAT酶基因进行遗传修饰可打破种子油和蛋白含量的负相关连锁。此外,Vg DGAT1高表达也没有对种子重量和种子萌发等农艺性状造成不良影响。这种高油亚麻荠基因工程新种质可进一步用于商业化优良新品种的培育。

谷子bZIP转录因子的全基因组鉴定及其在干旱和盐胁迫下的表达分析

bZIP蛋白是植物转录因子中最大和最保守的一类转录因子,参与调控植物生长发育等多种生命活动。谷子(Setaria italica)是一种重要的C4杂粮作物,其b ZIP基因家族与功能报道较少。利用生物信息学工具,从谷子全基因组中鉴定出73个Sib ZIP转录因子,划分为A、B、C、D、E、G、H、I和X等亚家族。与已测序的禾谷类作物相比,谷子Sib ZIP基因家族在进化中发生缩减。在谷子Sib ZIP蛋白中检测到25种不同的保守氨基酸基序。RNA-seq和定量PCR检测结果表明,在干旱和盐胁迫条件下,多数Sib ZIPs基因不同程度地被诱导表达,预示着部分Sib ZIP成员在谷子干旱和盐胁迫响应中起重要作用。共表达关联性分析进一步揭示19个谷子Sib ZIP转录因子可通过与蛋白激酶或NPR1相关调节蛋白等互作介导谷子胁迫响应。研究结果为全面解析谷子Sib ZIPs基因结构与生物学功能、抗旱分子机制以及分子育种提供了新信息。

莱茵衣藻DGAT2基因家族的鉴定与功能分析

微藻燃油是绿色可再生的替代性能源。解析微藻油脂合成调控机制是提高微藻油脂产量和微藻燃油规模化生产必须回答的重要议题。本研究以单细胞光自养模式植物莱茵衣藻(Chlamydomonas reinhardtii)为试材,以参与三酰甘油(triacylglycerol,TAG)最后一步酰化反应的二酰基甘油转移酶(diacylglycerol acy ltransf-erase,DGAT)为靶标,采用生物信息学等分析手段,全基因组鉴定Ⅱ-型DGAT(DGAT2)基因家族成员及其表达模式。研究结果表明,莱茵衣藻Cre DGAT2家族有5个成员,命名为Cre DGTT1-5。Cre DGAT2基因含有5~12个内含子和6~13个外显子。Cre DGAT2可分为三个亚族,即Cre DGTT1和Cre DGTT4各自为一亚族,Cre DGTT2、Cre DGTT3和Cre DGTT5组成另一亚族,各亚族分别具有独特的理化特性。缺氮胁迫诱导Cre DGTT1高表达,而盐胁迫导致Cre DGTT4上调表达。预示着不同的Cre DGT2成员参与不同胁迫条件下微藻油脂合成的应答反应。本研究获得的有关莱茵衣藻DGAT2基因家族蛋白理化性质、蛋白结构、基因结构以及系统进化等信息为进一步全面解析微藻DGAT2基因的生物学功能以及鉴定油脂代谢工程靶标分子提供了科学参考。