文冠果种仁油脂脂肪酸形成的多基因协同调控

摘要

文冠果是中国北方重要的木本油料树种,种仁油脂富含油酸、亚油酸,特别是含有3%～5%其他食用植物油缺乏的神经酸。为探讨文冠果种仁油脂脂肪酸形成的基因调控机制,以品系‘12-03’4个不同发育期(6月22日, 7月6日, 7月19日, 8月1日)的种仁为材料,利用GC-TOF/MS (气相色谱飞行时间质谱)方法测定种仁油脂脂肪酸组份及不同组份的相对百分比;利用q RT-PCR分析种仁油脂脂肪酸形成相关基因KAR、EAR、HAD、FATA、FATB、SAD、FAE1、KCR、HCD、ECR、FAD2和FAD3的表达模式;分析不同基因表达对种仁油脂脂肪酸形成积累的影响。结果表明:(1)品系‘12-03’种仁成熟期油脂中油酸占29.87%、亚油酸占42.96%、神经酸占3.27%;种仁发育期间,油酸含量呈一直上升趋势,亚油酸含量呈先下降后上升趋势,神经酸呈先上升后下降趋势。(2) KAR、HAD和EAR基因的高表达协同FATA和FATB基因的低表达,为文冠果种仁油脂碳十八以上不饱和脂肪酸的形成积累提供了充足硬脂酸合成前体C16:0-ACP。(3)种仁成熟期前的SAD基因高表达催化硬脂酸快速去饱和为油酸,为C18:1以上不饱和脂肪酸形成提供了充足底物。(4)不同发育期种仁中FAE代谢通路的FAE1和KCR基因表达量均较低,HCD基因表达量在种仁成熟期前呈快速上升趋势;HCD基因是文冠果神经酸合成FAE代谢通路上的关键基因。(5)种仁发育期FAD2基因的持续高表达和FAD3基因的持续低表达促成种仁高积累亚油酸和低积累亚麻酸。SAD和FAD2基因的协同高表达促成文冠果种仁油脂富含油酸和亚油酸,而种仁成熟前期不断上升的HCD基因表达量促进了神经酸的合成积累。这不仅可为进一步理解文冠果种仁油脂脂肪酸合成积累的基因调控提供理论依据,而且对木本油料脂肪酸的遗传改良具有重要意义。