同步抑制FAD2与FatB基因提高烟草种子油酸组分含量的研究

该研究以烟草品系NC89的无菌苗叶片为受体材料,采用前期构建的能同步抑制种子中FAD2(Δ12-油酸去饱和酶基因)与FatB(酰基转移酶基因)表达的RNAi载体,通过农杆菌介导转化获得了转基因烟草植株,分析转基因植株种子中的脂肪酸组分。结果显示:与对照相比,转基因植株种子中FAD2和FatB基因的表达水平分别降低了23%和11%;转基因植株种子的脂肪酸组分中,饱和脂肪酸棕榈酸和硬脂酸平均含量分别为8.02%和4.45%,多不饱和脂肪酸亚油酸平均含量为76.82%,较对照分别降低了2.91%、9.92%和3.47%;而转基因植株种子中单不饱和脂肪酸油酸含量高达7.48%,比对照提高46.38%。研究表明,同步抑制FAD2和FatB基因的表达能够显著提高烟草种子中油酸组分的含量,为进一步改良油料作物品质奠定了基础。     

油茶FAD2基因的植物表达载体和RNA干扰载体构建及其功能分析

茶油是从油茶种子中提取的食用植物油,富含油酸、亚油酸以及亚麻酸等多种人体必需的不饱和脂肪酸。在植物的不饱和脂肪酸生物合成途径中,脂肪酸脱饱和酶(Fatty Acid Desaturase,FAD)有多个家族成员,可以将单不饱和脂肪酸转化成多不饱和脂肪酸,其中FAD2可以将油酸(18∶1Δ9)和棕榈油酸(16∶1Δ9)转化成亚麻酸(18∶2Δ9,11)和十六碳二烯酸(16∶2Δ9,11)。为了揭示油茶FAD2基因的功能,本研究在原有的基础上构建了这个基因的植物表达载体p BI121-Co FAD2以及RNA干扰载体p BI121-Co FAD2 RNAi,并分别对相应的拟南芥突变体和野生型植株进行了转基因研究。结果表明,同野生型相比,fad突变体中,18∶1和16∶1含量较高,18∶2和16∶2含量较低;突变体植株经过植物表达载体的转化后,脂肪酸组分得到了恢复;而野生型植株经过RNA干扰载体的转化后,18∶1和16∶1含量升高,18∶2和16∶2含量降低。由此说明,油茶FAD2基因在植物体内具有调控18∶1和16∶1转变成18∶2和16∶2的功能,对于茶油脂肪酸组分的构成起着关键的调控作用。     

沙棘种子高积累碳十八不饱和脂肪酸的多基因协同调控机制

为探讨沙棘种子油高积累碳十八不饱和脂肪酸的多基因协同作用机制,以近缘低油沙棘品系‘绥棘1号’和高油品系‘新俄3号’6个不同发育期的种子为材料,利用气相色谱飞行时间质谱法测定种子油脂肪酸组份,采用qRT-PCR方法分析不饱和脂肪酸合成积累相关基因KAR、FATB、Δ9 D、KASⅡ、SAD、FAD2、FAD3、FAD7和FAD8的表达模式,验证多基因表达对碳十八不饱和脂肪酸积累的影响。结果表明:(1)‘绥棘1号’和‘新俄3号’种子油均高积累碳十八不饱和脂肪酸,分别占总脂肪酸的87.71%和88.68%;种子发育期间,油酸相对含量一直呈上升趋势,亚油酸相对含量短时下降后上升趋稳,而亚麻酸相对含量则呈先上升后下降趋稳。(2)FATB基因下调表达协同Δ9 D基因低表达,使C16∶0-ACP转化为棕榈酸和棕榈油酸的代谢减弱,而KAR和KASⅡ基因的相对上调表达,促进了硬脂酸合成,为碳十八不饱和脂肪酸的合成积累了较多前体。(3)SAD基因的持续高表达催化硬脂酸去饱和为油酸,且持续上升的SAD/FATB基因表达比直接提高了脂肪酸的去饱和速率;FAD2、FAD3、FAD7和FAD8基因在亚油酸和亚麻酸快速合成期间同时出现明显的表达量峰值,进而促进油酸逐步去饱和为亚油酸和亚麻酸。研究认为,沙棘种子油高积累碳十八不饱和脂肪酸源于FATB和Δ9 D基因的低表达及KAR、KASⅡ、SAD、FAD2、FAD3、FAD7和FAD8基因的协同高表达,本研究结果为进一步理解种子油中碳十八不饱和脂肪酸的合成积累提供了理论依据,对改良植物油脂的不同脂肪酸比具有重要意义。     

BnFAD2、BnFAD3和BnFATB基因的共干扰对油菜种子脂肪酸组分的影响

甘蓝型油菜是一种重要的油料作物,为了改良其种子脂肪酸组分,提升其经济价值,本研究分析了油菜种子发育时期脂肪酸合成积累模式及BnFAD2、BnFAD3、BnFATB基因的表达规律,认为这3个基因在种子发育中后期(授粉后25d起)的高效表达对油酸合成积累有着重要影响。通过Napin启动子诱导对油菜植株中BnFAD2、BnFAD3、BnFATB基因进行RNAi共干扰抑制,以达到提升油酸含量的目的。试验结果表明,转基因油菜种子中BnFAD2、BnFAD3、BnFATB基因的表达受到强烈抑制,种子中油酸含量由66.76%提升至82.98%,且油脂合成的相关基因同步出现表达上调。     

种子特异表达异源DGAT1基因提高大豆种子含油量和营养品质

为提高大豆Glycine max种子含油量和营养品质,文中以二酰甘油酰基转移酶1(Diacylglycerol acyltransferase 1,DGAT1)基因为遗传修饰靶标。将来自高油植物斑鸠菊Vernonia galamensis L.编码DGAT1酶蛋白的c DNA克隆Vg DGAT1A在大豆种子特异超表达。连续选择获得高代(T7)Vg DGAT1A转基因大豆株系。转基因株系表型鉴定显示,在大豆种子发育中期(30–45 DAF),Vg DGAT1A高表达,相应地DGAT酶活性是非转基因野生型和空载体转化对照的7.8倍。转基因成熟种子含油量比对照提高了5.1%,淀粉含量比对照减少2%–3%,蛋白质含量与对照无显著差异。此外,转基因大豆种子百粒重(14.5 g)和种子萌发率(95.6%)与对照亦无明显差异。种子油脂脂肪酸成分分析显示,转基因大豆种子油中抗氧化的油酸(C18:1Δ9)含量比对照提高8.2%,相应地易氧化的亚油酸(C18:2Δ9,12)和亚麻酸(C18:3Δ9,12,15)分别减少6%和2%。这些数据表明,种子特异超表达外源Vg DGAT1A基因,打破了大豆种子含油量和蛋白质含量的负连锁,显著提高种子含油量且未导致蛋白含量降低。转基因大豆种子重量和萌发率亦未显负效应,而且种子油脂抗氧化性和营养品质得以改善。研究表明应用这一高酶活性Vg DGAT1A的基因工程是提高种子含油量和改善油脂品质的一条有效途径。     

棉花脂肪酸脱氢酶FAD2能够实现转基因小鼠n-6脂肪酸的内源性生物合成

脂肪酸脱氢酶FAD2（fatty acid desaturase-2）是一种将油酸（18：1）脱氢生成亚油酸（18：2n-6）的植物脱氢酶.在前期研究fad2转基因小鼠模型的基础上,本文新构建CMV promoter/fad2cDNA/SV40poly A真核表达载体,通过显微注射技术,生产出转基因小鼠.7只妊娠受体合计移植184枚受精卵,出生63只（34.2%）健康的成年小鼠.PCR和Southern blotting结果显示,有10只小鼠整合了外源基因,总的转基因效率是15.9%（10/63）.随后,转基因小鼠与C57BL/6小鼠杂交选育,建立了10个转基因家系.最后,以6周龄的转基因后代同窝雌鼠作为样本（包括转基因阳性和阴性雌鼠）,利用微量气相色谱方法,分析了腿部肌肉组织和肝脏组织的多种n-6脂肪酸的百分含量,结果显示,只有1个（10%）家系的转基因小鼠表达了外源基因,能够有效地改变目标脂肪酸的成分.其中肌肉组织中油酸百分含量（8.580±1.232）与野生型小鼠（10.812±1.244）没有区别（P≥0.05） 但是,亚油酸的含量（15.653±0.557）,明显（P〈0.05）高于野生型小鼠（13.168±0.634）,相对含量提高了19% 同时,下游的花生四烯酸（20：4n-6）的含量（12.850±1.479）也明显（P〈0.01）高于野生型小鼠（6.871±0.665）,相对含量更是提高了87% 转基因肝脏组织的亚油酸（15.962±0.552vs15.200±0.170）和花生四烯酸（12.607±0.623vs11.601±0.492）含量也明显高于野生型小鼠组织（P〈0.05）.本实验表明,植物fad2基因能够有效地促进转基因小鼠自身生物合成n-6脂肪酸.在国际上首次成功地建立了fad2转基因小鼠的表达模型,为相关疾病的研究奠定了基础.     

花生Δ~(12)脂肪酸脱氢酶基因高效表达载体构建与原核表达(英文)

花生是世界范围内广泛种植的重要油料作物之一,其种子中富含油酸和亚油酸。△12脂肪酸脱氢酶(FAD2)是亚油酸合成的关键酶,催化油酸(18:1)在△12位上脱氢生成亚油酸(18:2),但由于△12脂肪酸脱氢酶本身的特性,目前还没有有效的方法将其纯化并在蛋白水平作进一步的研究,尚需对其结构和功能之间以及表达调控进行更深入全面的研究。本文利用从花生中克隆的△12脂肪酸脱氢酶基因(GenBank接受号为AY1006)构建高效表达载体,把花生?12脂肪酸脱氢酶基因全长序列插入到大肠杆菌高效表达载体pRSETB中,构建了pRSET/HO-A融合表达载体,并转化到大肠杆菌表达菌BL21(DE3)pLysS中,在IPTG诱导下,pRSET/HO-A融合表达载体在BL21(DE3)pLysS菌株中高效表达了?12脂肪酸脱氢酶。利用Clon-Tech蛋白纯化Kit进一步分离了目的蛋白,同时加入外源性底物油酸在20℃温育6h后,进行脂肪酸甲酯化处理,通过气相色谱(GC)和气相色谱/质谱(GC-MS)分析表明,所编码的酶具有?12脂肪酸脱氢酶的活性,能将外源性的底物油酸转化为亚油酸,转化率为11.8%。花生△12脂肪酸脱氢酶基因的原核表达目前国内外还未见报导,本实验为其进一步的大量纯化和结构功能分析奠定了基础。     

甘蓝型油菜Fad2基因的RNA干扰及无筛选标记高油酸含量转基因油菜新种质的获得

利用已获得的油莱种子贮存蛋白——十字花科蛋白（cruciferin）基因的启动子和终止子,构建了无选择标记基因且同时具有正义及反义结构的油酰去饱和酶基因（Fad2）种子特异表达RNAi载体,并通过农杆菌介导的转化,获得了只含有油菜原有基因且Fad2基因表达受抑制的转基因植株。RT—PCR分析结果表明,在油酸含量达到83.9％的转基因植株中未检测到在非转基因植株中普遍存在的Fad2基因转录mRNA——一种典型的RNA干扰现象。通过对植株生长发育状态的观察比较,该高油酸含量转基因株系并未表现出双突变体中由于Fad2基因的失活所引起的植株抗寒能力差、发育迟缓、花蕾死亡、结实率低等不利农艺学性状。     

RNAi沉默淀粉分支酶基因SEEI对玉米直链淀粉合成的影响

淀粉分支酶(SBE)是淀粉合成的限速酶.为了研究SBEI沉默对直链淀粉合成的影响,克隆了玉米(Zea mays)淀粉分支酶SBEI基因片段,构建了S8EI的RNAi表达载体pBAC418,用基因枪将其导入玉米自交系幼胚愈伤组织,经木糖筛选获得了7株转化再生植株.利用FAD2 intron和xylA基因探针对T<,0>代再生玉米植株进行DNA dot blot和PCR-Southern检测,证实5株为阳性植株,其中4株正常结实.SBEI基因沉默对阳性再生玉米株系籽粒的含油量没有显著影响;蛋白质含量显著高于受体对照;总淀粉含量与对照相比无显著差异,转基因株系直链淀粉含量平均提高了9.8%.     

RNAi沉默淀粉分支酶基因SBEI对玉米直链淀粉合成的影响

淀粉分支酶(SBE)是淀粉合成的限速酶。为了研究SBEI沉默对直链淀粉合成的影响, 克隆了玉米(Zea mays)淀粉分支酶SBEI基因片段, 构建了SBEI的RNAi表达载体pBAC418, 用基因枪将其导入玉米自交系幼胚愈伤组织, 经木糖筛选获得了7株转化再生植株。利用FAD2 intron和xylA基因探针对T₀代再生玉米植株进行DNA dot blot和PCR-Southern检测, 证实5株为阳性植株, 其中4株正常结实。SBEI基因沉默对阳性再生玉米株系籽粒的含油量没有显著影响; 蛋白质含量显著高于受体对照; 总淀粉含量与对照相比无显著差异, 转基因株系直链淀粉含量平均提高了9.8%。