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      蓖麻磷脂酶PLDζ2同源基因功能研究

      發(fā)布時(shí)間:2020-03-04
      來源:科技外事處

        蓖麻油的主要成分(約90%)是羥基化的脂肪酸(HFA-蓖麻油酸(順式-12-羥基十八碳-9-烯酸),這是一種非常特殊的油脂,具有粘度高、酸度低、耐高溫、不易氧化、不易凝固等特點(diǎn),具有在500600高溫下不變質(zhì)、不燃燒,零下18 低溫下不凝固等特殊性能,是一種重要的工業(yè)原料。蓖麻(Ricinus communis L.)種子是目前大量生產(chǎn)蓖麻油的唯一原材料,受蓖麻生物學(xué)特性的限制,目前全世界生產(chǎn)的蓖麻油遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足工業(yè)生產(chǎn)的需求。研究蓖麻油生物合成的分子生化機(jī)制,通過基因工程的方法利用其它無毒油料作物生產(chǎn)蓖麻油是解決這一難題的重要途徑。脂肪酸的羥基化在磷脂PC上完成,在擬南芥中表達(dá)蓖麻的脂肪酸羥基化酶基因(RcFAH12)能使擬南芥種子累積少量蓖麻油酸(約17%),但主要是含一個(gè)蓖麻油酸的甘油三酯(TAG1),轉(zhuǎn)基因植物大量累積蓖麻油的瓶頸是蓖麻油酸不能有效的從其生產(chǎn)工廠磷脂PC轉(zhuǎn)移到其儲(chǔ)存?zhèn)}庫(kù)甘油三酯(TAG)。磷脂酶是一類催化磷脂水解的主要酶系,磷脂酶DPLD)水解磷脂的磷酰氧鍵去掉磷脂的頭基團(tuán)產(chǎn)生磷脂酸(PA),在油脂代謝肯尼迪途徑中(Kenndy Pathway),PA經(jīng)一步反應(yīng)生成PC衍生的甘油二酯(PC-derived DAG),PC-derived DAG是蓖麻中TAG合成關(guān)鍵前體,由此推測(cè),PLD可能在蓖麻油累積過程中起到重要作用。 

        版納植物園藥用植物栽培技術(shù)研究組的田波副研究員與合作者從蓖麻基因組數(shù)據(jù)中篩選到11個(gè)PLD基因,表達(dá)模式分析表明,僅RcPLD9基因在蓖麻種子發(fā)育時(shí)期尤其是種子快速累積蓖麻油酸時(shí)期表達(dá)量較高,而在葉和花中表達(dá)量相對(duì)較低;蛋白結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)發(fā)生分析表明,RcPLD9基因是擬南芥的磷脂酶PLDζ2同源基因;在擬南芥中同時(shí)表達(dá)RcFAH12RcPLD9基因,能使轉(zhuǎn)基因系種子PC上的蓖麻油酸減少,同時(shí)增加了種子油中含兩個(gè)蓖麻油酸的TAGTAG2)的含量,表明RcPLD9可能通過增加含蓖麻油酸的DAG而達(dá)到促進(jìn)蓖麻油酸累積的作用;但轉(zhuǎn)基因系種子中總的羥基化脂肪酸含量和種子油含量均下降,可能與外源基因同擬南芥內(nèi)源基因的底物競(jìng)爭(zhēng)有關(guān);同時(shí),在物種進(jìn)化過程中,蓖麻種子油脂代謝途徑中多個(gè)關(guān)鍵酶可能共同進(jìn)化了對(duì)蓖麻油酸的選擇偏好,從而導(dǎo)致蓖麻種子能高效累積蓖麻油酸。該研究結(jié)果對(duì)更深入理解植物種子累積蓖麻油酸的分子機(jī)制具有重要意義。 

        相關(guān)研究結(jié)果以Characterization of a PLDζ2 homology gene from developing castor bean endosperm為題發(fā)表在脂類研究傳統(tǒng)期刊Lipids上。

      轉(zhuǎn)基因擬南芥種子油中極性脂和非極性脂TAG中蓖麻油酸的含量及分布

      本文作者:田波

      責(zé)任編輯:張維靜_151c53
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