油棕果肉脂肪酸、维生素E组分含量及相关基因功能的分析

摘要

油棕(Elaeis guineensis)，一种热带油料作物，从它的果肉中压榨出的棕榈油含量高达50％以上，在化工、食品和生物能源等众多产业中具有非常重要的经济价值。然而棕榈油作为食用植物油品质较差，其中接近一半以上的是饱和脂肪酸——棕榈酸，棕榈酸过多对人体健康不利。除了脂肪酸，油棕还富含天然维生素E，维生素E能够有效防止多不饱和脂肪酸的过氧化，作为植物油的附加值，也被越来越多的研究者广泛关注。现今，随着生物技术的快速发展，关于油棕脂肪酸和维生素E相关的研究工作陆续展开。本研究对海南椰子研究所油棕种质资源圃中161份油棕果肉脂肪酸组分和维生素E的含量进行了测定，对该油棕种质资源进行评价，获得了部分优异油棕种质，为挖掘优良基因、改良棕榈油品质等工作打下了基础。另外，本研究通过反向遗传学的研究方法，即在拟南芥中超表达油棕脂肪酸合成相关的FatB1，FatB2，FatB3和维生素E合成相关的HGGT，对这些基因的功能进行了初步的分析。得到的主要结果如下:
　　1.161份不同单株油棕果肉的脂肪酸和维生素E含量均存在丰富且连续的变异，绝大部分性状都呈现出近正态分布，这为后期通过关联分析寻找影响这些性状遗传变异的工作奠定了基础。
　　2.在野生型拟南芥中超表达油棕FATB家族的FatB1，FatB2，FatB3基因，发现FatB1和FatB2的转基因株系的种子与野生型相比，棕榈酸含量分别提高了3.5倍和4.1倍，FatB3的转基因株系的种子与野生型相比，新产生了月桂酸和豆蔻酸，棕榈酸含量提高了1.2倍。推测油棕果肉棕榈酸的积累可能受到FatB1，FatB2和FatB3不同程度的影响，另外FatB3还促进了中链脂肪酸的生成。
　　3.油棕HGGT基因在拟南芥中超表达，相对于野生型，新产生了生育三烯酚，维生素E的总量提高了38％～73％，新产生的α-生育三烯酚含量最高仅24 mg/kg。可见超表达油棕HGGT主要引起的是α-生育三烯酚的积累。相比于其他作物，超表达油棕HGGT基因的似乎对总维生素E和α-生育三烯酚含量影响有限。
　　4.探究油棕果肉脂肪酸组分与维生素各类型E含量之间的相关性，经分析发现α-生育酚、总生育三烯酚和总维生素E均与油酸呈显著或极显著正相关，α-生育酚与棕榈酸呈显著负相关;δ-生育三烯酚、γ-生育三烯酚、总生育三烯酚和总维生素E均与总含油量呈极显著或显著正相关。表明获得集低棕榈酸、高油酸、高含油量以及高维生素E含量等众多优良的综合品质于一身的油棕种质资源是有可能的。

目录

声明

摘要

缩略语表

1 绪论

1．1 油棕的简介

1．2 植物脂肪酸代谢合成途径的研究进展

1．2．1 脂肪酸种类、组成和代谢途径

1．2．2 脂酰基-ACP硫酯酶的研究进展

1．3 植物中维生素E的研究进展

1．3．1 维生素E的类型、分布及生理功能

1．3．2 植物中维生素E的代谢合成途径

1．3．3 尿黑酸牻牛儿基牻牛儿基转移酶的研究

1．3．4 提高植物维生素E含量的研究进展

1．4 脂肪酸与维生素E的相互关系

1．5 作物种质资源品质性状评价的研究进展

1．6 本研究的意义和内容

2 实验材料与方法

2．1 实验材料

2．1．1 植物材料

2．1．2 载体和菌种

2．1．3 主要试剂

2．1．4 引物

2．2 实验方法

2．2．1 脂肪酸的提取与测定

2．2．2 维生素E的提取和测定

2．2．3 油棕基因的生物信息学分析

2．2．4 油棕果实总RNA的提取，检测与反转录

2．2．5 基因克隆与表达载体的构建

2．2．6 拟南芥的种植

2．2．7 拟南芥的遗传转化

2．2．8 转基因拟南芥株系的鉴定

2．2．9 拟南芥总DNA的提取

3 结果和分析

3．1 不同油棕果肉脂肪酸组分的评价和相关基因功能的初步分析

3．1．1 油棕果实不同脂肪酸组分的变异分析

3．1．2 油棕果实与叶片棕榈酸的相关性分析

3．1．3 油棕FATB的生物信息学分析

3．1．4 油棕果实总RNA的提取效果

3．1．5 油棕FatB在野生型拟南芥中的超表达

3．2 不同油棕果肉维生素E含量的评价和相关基因功能初步分析

3．2．1 油棕果实维生素E含量的变异分析

3．2．2 油棕HGGT生物信息学分析

3．2．3 油棕HGGT基因在野生型拟南芥中的超表达

3．3 油棕果肉脂肪酸组分与维生素E之间的相关性分析

4 讨论

4．1 油棕果肉脂肪酸组分和维生素E含量的评价

4．3 油棕HGGT的功能分析

4．4 油棕脂肪酸与维生素E之间的相关性

5 展望

参考文献

致谢