拟南芥甘油-3-磷酸酰基转移酶的三个基因(GPAT6,7,9)在种子油脂合成及幼苗耐盐中的作用

摘要

三酰甘油(triacylglycerol，TAG)是植物油脂的主要储存形式。甘油-3-磷酸酰基转移酶（glycerol-3-phosphateacyltransferase，GPAT）催化甘油-3-磷酸，使其sn-1位酰基化，产生溶血磷脂酸(LPA)，是TAG合成的重要反应，被认为是TAG合成的阀门。LPA是组成各种酰基脂的一种重要的中间体。植物中已发现三种类型的GPAT，分别存在于质体，内质网和线粒体上。GPAT参与许多脂的生物合成途径并在植物生长过程中起着重要的作用。
　　拟南芥GPAT基因家族有9个成员，即GPAT1至GPAT9。GPAT1，GPAT4,GPAT6,GPAT8已被克隆，其中GPAT4和GPAT6的生化功能已被研究，但多数GPATs基因是否参与种子油脂合成，以及生理功能是什么，尚未清楚。本论文主要研究拟南芥GPAT6,7,9在种子油脂含量和组分，以及耐盐性中的调控作用。通过荧光定量PCR技术和GUS染色方法研究GPAT6,7，9在拟南芥器官中的表达水平。发现GPAT6主要在花中表达，GPAT7在根中表达量较高，GPAT6,7,9在种子中均有表达，且GPAT9在种子中的表达量很高。
　　我们鉴定了GPAT6,7,9基因的缺失突变体;克隆了GPAT6,7,9的编码序列(CDS)，并构建过表达载体，通过农杆菌侵染拟南芥野生型花的方法得到这些过表达基因的转基因纯合体植株。利用气相色谱(GC)测定拟南芥野生型、突变体和过表达植株的种子中脂肪酸和TAG的含量，分析了GPAT6，7，9在植物种子油脂方面的功能。结果表明:与拟南芥野生型相比，GPAT7,9过表达植株种子中的部分不饱和脂肪酸含量有所升高，尤其是C18:2;gpat9突变体种子中的部分不饱和脂肪酸含量有所下降，但gpat7突变体脂肪酸含量没有明显变化。由此分析GPAT7和GPAT9可能贡献于部分不饱和脂肪酸的合成，且GPAT9在这些不饱和脂肪酸合成中的功能要强于GPAT7。此外，与野生型相比，GPAT7,9过表达植株种子中TAG含量升高5％-9％，gapt9突变体种子中TAG含量降低5％左右，而gapt7突变体种子的TAG含量没有明显变化。野生型、gpat6突变体和该基因过表达的种子中的脂肪酸和TAG含量没有明显差异。用不同浓度的盐(NaCl)处理野生型、突变体和过表达植株的幼苗，观察幼苗死亡现象。发现在盐处理下，gpat6和gpat7突变体的幼苗死亡率比野生型高，而这两个基因过表达幼苗的死亡率均小于野生型。盐处理条件下，GPAT9缺失和过表达幼苗的死亡率与野生型相比其没有明显的变化。结果表明，GPAT6和GPAT7可能正调控拟南芥耐盐性。

目录

声明

摘要

符号及缩略语表

第一章 文献综述

1 植物油脂的生物合成

1．1 植物油脂

1．2 植物油脂的合成途径

1．3 植物油脂合成途径中的相关酶

1．4 植物油脂合成的生物调节

2 植物中的甘油-3-磷酸酰基转移酶(GPAT)

2．1 植物GPAT基因家族

2．2 植物GPAT的亚细胞定位

2．3 植物GPAT的蛋白结构及底物选择性

3 植物GPAT的表达调控与生物学功能研究

3．1 植物GPAT的表达水平

3．2 植物GPAT的生物学功能研究

第二章 GPAT6，7，9在各器官中的表达

1 材料与方法

1．1 实验材料

1．2 GPAT6，7，9的组织定量

1．3 GPAT6，7，9 promoter：：GUS载体的构建及GUS染色

2 结果与分析

2．1 GPAT6，7，9在各器官中的表达水平分析

2．2 GUS染色分析

3 讨论

第三章 GPAT6，7，9在种子油脂合成中的作用

1 材料与方法

1．1 实验材料

1．2 实验试剂

1．3 GPAT6，7，9过表达载体的构建

1．4 gpat6，7，9突变体的鉴定

1．5 拟南芥种子油脂的测定

2 结果与分析

2．1 拟南芥过表达植株的筛选

2．2 拟南芥过表达植株的鉴定

2．3 种子中各脂肪酸含量分析

2．4 植物种子TAG含量的测定

3 讨论

第四章 GPAT6，7在拟南芥幼苗耐盐中的作用

1 材料与方法

1．1 实验材料

1．2 gpat6，7，9的死亡实验

2 结果与分析

3 讨论

全文总结

创新之处

不足之处

参考文献

附录

致谢