外源MeJA对低温下紫苏脂肪酸合成及FAD3基因表达的调控

[目的]茉莉酸甲酯(MeJA)是调节植物应激反应的天然植物生长调节物质,探讨其对低温胁迫下紫苏幼苗抗冷性的影响,为紫苏抗逆机制的研究提供理论依据。[方法]以紫苏品种"晋紫苏1号"为试验材料,在其长出4片真叶后分别进行4℃低温胁迫和0.025mmol·L^(-1 )MeJA+4℃低温胁迫处理,分析处理0、3、6、9、12、24h后紫苏幼苗叶片中脂肪酸组分及含量、相对电导率、丙二醛含量以及ω-3脂肪酸脱氢酶基因(FAD3)的相对表达量。[结果]MeJA+4℃处理后,不饱和脂肪酸C18∶3的含量急剧上升,处理6h时为对照的6.96倍,且不同处理条件下,紫苏叶片总脂肪酸含量均显著上升;经外源MeJA处理后,随着低温胁迫时间的延长,相对电导率和MDA含量都比4℃胁迫处理时显著降低;MeJA+4℃胁迫处理3h时FAD3基因的表达量达到最高,为对照的15.9倍。[结论]在外源MeJA协同低温处理下,诱导FAD3基因高量表达,不饱和脂肪酸含量增加,紫苏细胞膜完整性较好,幼苗抗冷性增强。

FAD3基因编辑小鼠内脏重量、肌肉中脂肪酸组成与含量以及盲肠菌群分布

为了解析外源基因的转入对动物生长特性、组织中脂肪酸含量和肠道菌群分布的影响,该研究以FAD3基因编辑小鼠为试验组,以BDF1小鼠为对照组,在相同条件下饲养至45日龄处死,检测两组小鼠体重、各器官重量、肌肉中不饱和脂肪酸含量,并利用PCR-DGGE方法在16S rDNA的V3领域检测小鼠盲肠菌群分布。结果显示,FAD3组小鼠肝脏重量显著(P<0.05)低于对照组,其他各内脏器官重量和体重两组均无显著(P>0.05)差异。FAD3组小鼠肌肉中n-6多不饱和脂肪酸(PUFAs)含量低于对照组,但无显著(P>0.05)差异,而n-3 PUFAs含量显著(P<0.05)高于对照组。两组小鼠盲肠菌群分布个体差异大,未观测到明显的组间差异,Anaerotaenia torta为共同的优势菌,而Flavonifractor plautii可能为FAD3组小鼠特有菌。该试验结果提示,外源基因FAD3的引入对小鼠生长性能和盲肠菌群的影响较小,可提升肌肉中n-3多不饱和脂肪酸含量。

野生蕉(Musa spp.,AB group)抗寒基因FAD7的分子克隆与功能分析

以福州旗山国家森林公园野生蕉(Musa spp.,AB group)和福建地方著名栽培品种天宝蕉(Musa acuminata,AAA group)叶片为材料,克隆获得ω-3脂肪酸去饱和酶基因FAD7,并对其cDNA序列进行生物信息学分析;同时,进行了低温胁迫下FAD7转录水平变化的研究。结果表明,旗山野生蕉FAD7(命名为MuFAD7-1,GenBank登录号为JX911314)和天宝蕉FAD7(命名为Ma-FAD7-1,GenBank登录号为KF011506)ORF均为1 371 bp,编码456个氨基酸,两者共有22个差异碱基和10个差异氨基酸残基;生物信息学预测显示,香蕉FAD7编码蛋白为亲水性,不含信号肽,定位于叶绿体;在不同低温胁迫下,天宝蕉Ma-FAD7-1转录水平变化小,而旗山野生蕉Mu-FAD7-1在普通香蕉停止的生长临界温度13℃时表达量显著升高,并达到峰值,降至4℃时仍然维持较高水平,进一步验证了野生蕉FAD7可能具有抗寒基因的功能。

星油藤关键酶基因PvFAD3启动子的克隆及表达激活分析

α-亚麻油酸(α-linolenic acid,ALA)对防治脂类代谢失调而引起的肥胖、心血管疾病、高血脂、高血压等慢性疾病具有重要的生理功能。然而,大部分油料作物种子ALA的含量都很低,提高种子ALA的含量一直是油料作物品质改良的重点内容之一。星油藤(Plukenetia volubilis)种子油中富含ALA,是一种具有重要开发前景的油料植物,解析其种子高效累积ALA的分子机理不仅能为星油藤的遗传改良提供理论依据,而且能够为提高油料作物种子ALA含量的遗传育种提供理论参考。前期的研究发现星油藤种子高效累积ALA主要是由于关键酶基因Pv FAD3高度表达的结果。为了进一步理解星油藤种子在发育过程中Pv FAD3的被调控机理,本研究利用染色体步移法克隆了Pv FAD3的启动子,并且利用生物信息学分析、鉴别了启动子潜在的关键调控元件,并重点围绕可能调控Pv FAD3基因表达的b ZIP124转录因子,通过酵母单杂交和烟草叶片启动子激活实验,验证了Pv FAD3的表达受b ZIP124转录因子的调控。该研究为理解植物种子高效累积ALA的分子机理提供了新的证据。

植物种子a-亚麻酸形成及调控机理研究进展

a-亚麻酸是人体必需但不能自身合成的ω-3系列多不饱和脂肪酸,主要来源于植物油脂。由于大宗油料作物种子油脂中ALA含量普遍较低,所以探寻新的种质资源,了解a-亚麻酸形成及调控机理,对于油脂营养膳食健康及植物油脂改良具有重要意义。种子中富含a-亚麻酸的陆生植物资源有紫苏、亚麻、杜仲、油用牡丹、奇亚、藿香、香薷、猕猴桃、星油藤等。在植物中,ω-3FAD是催化LA转化生成ALA的关键酶,ω-3FAD由在质体中FAD3及在内质网中的FAD7及FAD8组成。目前通过基因组及转录组研究已极大的丰富了ω-3FAD基因家族的鉴定及研究。其中,FAD3基因是种子ALA合成的关键基因,其表达受多个转录因子的调控,bZIP、WRI1、LEC、ABI3、FUS3、ASIL1和PKL等转录因子通过相互作用调控FAD3基因表达,决定油料作物种子中a-亚麻酸的含量。本文综述了高含量a-亚麻酸油料植物资源分布,以及主要油料植物种子中油脂脂肪组成及ALA的含量,种子ALA生物合成基本途径及关键基因,植物ω-3脂肪酸脱饱和酶类型及功能以及ω-3FAD的关键调控因子,以期为高ALA植物新资源的利用,以及油料植物脂肪酸成分改良等相关研究提供理论依据。