大豆ω-3脂肪酸脱氢酶基因GmFAD3C在酿酒酵母中的表达

α亚麻酸(ALA)被称为必需脂肪酸,对人体有一系列的保健作用。ω-3脂肪酸脱氢酶(FAD)催化亚油酸(LA)生成ALA。大豆种子油中ALA含量较高,为了研究大豆ω3FAD的功能,用RTPCR方法从大豆未成熟种子中扩增出GmFAD3C的cDNA,克隆到酵母表达载体p416中,并用醋酸锂法转化酿酒酵母营养缺陷型K601,经筛选鉴定,得到阳性克隆。气相色谱分析脂肪酸成分,发现工程菌产生了新的脂肪成分ALA,含量占总脂肪酸的3.1%,LA含量与对照相比相应地下降,证明该基因编码的蛋白具有催化18碳多不饱和脂肪酸(PUFA)底物LA在Δ15位脱氢生成ALA的ω3FAD功能,首次实现大豆ω-3脂肪酸脱氢酶基因在酿酒酵母K601p416系统中的表达,建立了一种新的高效低成本的FAD酵母表达系统。     

大豆ω-3脂肪酸脱氢酶基因GmFAD3C在酿酒酵母中的表达

α-亚麻酸(ALA)被称为必需脂肪酸,对人体有一系列的保健作用。Ω-3脂肪酸脱氢酶（FAD）催化亚油酸(LA)生成ALA。大豆种子油中ALA含量较高,为了研究大豆ω- 3FAD的功能,用RT-PCR方法从大豆未成熟种子中扩增出GmFAD3C的cDNA,克隆到酵母表达载体p416中,并用醋酸锂法转化酿酒酵母营养缺陷型K601,经筛选鉴定,得到阳性克隆。气相色谱分析脂肪酸成分,发现工程菌产生了新的脂肪成分ALA,含量占总脂肪酸的3.1％,LA含量与对照相比相应地下降,证明该基因编码的蛋白具有催化18碳多不饱和脂肪酸（PUFA）底物LA在Δ15位脱氢生成ALA的ω-3 FAD功能,首次实现大豆ω-3 脂肪酸脱氢酶基因在酿酒酵母K601 p416系统中的表达,建立了一种新的高效低成本的FAD酵母表达系统。     

温度和紫外照射对紫苏FAD7基因表达的影响

植物ω-3脂肪酸脱氢酶(ω-3FAD)基因是催化亚油酸转化为α-亚麻酸(ALA)的关键酶基因,通过调节该基因的表达,可以提高植物ALA的含量。为了研究温度和紫外照射对紫苏PfFAD7的影响,通过RTPCR方法分析了紫苏地上组织的特异性表达和温度、紫外胁迫下紫苏叶片和茎中PfFAD7基因的积累情况。分析表明,PfFAD7基因在紫苏全植株中均有表达,但在叶片中表达量最高,温度和紫外照射均影响PfFAD7基因的表达,低温可诱导PfFAD7基因的表达,而高温则抑制PfFAD7基因的表达;UV-B照射下,PfFAD7基因在叶片和茎中表达量均表现为先升高再降低。本试验对于紫苏ω-3脂肪酸脱氢酶的研究有利于高水平ALA的积累,更有利于紫苏资源的开发和利用,同时对于进一步了解不饱和脂肪酸的积累和代谢过程以及关键基因PfFAD7在此过程中的功能提供了依据。     

紫苏种子脂肪酸组成及合成代谢研究进展

紫苏是一种新型油料作物,种子含油量为35%左右,紫苏籽油脂肪酸组成丰富,含有棕榈酸(16:0)、硬脂酸(18:0)、油酸(18:1)、亚油酸(18:2)和α-亚麻酸(18:3)等,其中α-亚麻酸(ALA)含量高达60%,广泛用于功能性保健食品、药物及油脂化工业.介绍紫苏种子脂肪酸组成及合成代谢基本途径,对近年来脂肪酸合成代谢基因工程研究进行概述与展望.     

植物脂肪酸去饱和酶及其编码基因研究进展

脂肪酸去饱和酶是催化脂肪酸链特定位置形成双键和产生不饱和脂肪酸的酶类。植物脂肪酸去饱和酶主要有5种(FAD2、FAD3、FAD6、FAD7和FAD8), 可分为ω-3型 (FAD2、FAD6)和ω-6型(FAD3、FAD7、FAD8)两大类。其编码基因(FAD2、FAD3、FAD6、FAD7和FAD8)在植物中一般有多个拷贝。同种基因在不同植物中拷贝数不同, 同一植物中相同基因的不同拷贝间在序列特征、表达调控和功能等方面也存在显著差异。本文根据国内外对脂肪酸去饱和酶基因及编码产物的研究现状, 分别从它们的分类、拷贝数、结构、作用机制、表达调控等方面的研究进展进行了详细的分类阐述。     

植物脂肪酸去饱和酶及其编码基因研究进展

脂肪酸去饱和酶是催化脂肪酸链特定位置形成双键和产生不饱和脂肪酸的酶类。植物脂肪酸去饱和酶主要有5种（FAD2、FAD3、FAD6、FAD7和FAD8）,可分为ω-3型（FAD2、FAD6）和ω-6型（FAD3、FAD7、FAD8）两大类。其编码基因（FAD2、FAD3、FAD6、FAD7和FADS）在植物中一般有多个拷贝。同种基因在不同植物中拷贝数不同,同一植物中相同基因的不同拷贝间在序列特征、表达调控和功能等方面也存在显著差异。本文根据国内外对脂肪酸去饱和酶基因及编码产物的研究现状,分别从它们的分类、拷贝数、结构、作用机制、表达调控等方面的研究进展进行了详细的分类阐述。     

植物质体型ω-3脂肪酸去饱和酶7基因的密码子偏性分析

脂肪酸去饱和酶7是不饱和脂肪酸合成途径中催化亚油酸(Δ~(9,12)-C_(18:2))形成α-亚麻酸(Δ~(9,12,15)-C_(18:3),ALA)的关键酶。本研究利用Codon W、CHIPS及CUSP等程序分析植物FAD7基因的密码子偏性。结果表明,FAD7基因偏好使用以A或T结尾的密码子。其中,AGA(RSCU=2.46)、AGT(RSCU=1.60)、CCT(RSCU=1.51)等属于高频使用密码子。分析的36种植物中,大部分双子叶植物的GC3s含量小于50%,预示FAD7基因更适合导入双子叶植物。     

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。     

深黄被孢霉Δ6-脂肪酸脱氢酶基因在转基因烟草中的表达

γ 亚麻酸 (GLA)是人体和动物饮食中具有营养作用的重要的多烯不饱和脂肪酸 ,在大多数油料作物种子中不含有GLA ,而只含有其前体物亚油酸 ,只有少数油料植物种子中含有GLA ,如夜来香 (Oenotheraspp) ,琉璃苣(Boragoofficinalis)等。Δ6 脂肪酸脱氢酶可将亚油酸转化为γ 亚麻酸 ,为了能够在传统的油料作物种子中产生GLA ,我们将从深黄被孢霉中克隆的Δ6 脂肪酸脱氢酶基因 ,与植物表达载体pGA6 43连接 ,构建了重组质粒pGAMICL6 ,将其通过农杆菌介导法 ,导入模式植物烟草中。经PCR和Southern杂交分析表明该基因已导入并整合到烟草的基因组中 ,Northern杂交结果表明该基因在转基因烟草的mRNA水平上获得表达。对转基因植株进行脂肪酸分析 ,结果显示 ,GLA和十八碳四烯酸 (OTA)分别占总脂肪酸含量的 19 7%和 3 5 %。     

新型可再生工业用油脂的代谢工程

植物种子油是一种可再生资源,亦用作生物燃油和化学工业原料. 一些野生植物能高水平合成积累羟化、环氧化和共轭脂肪酸等具有重要工业应用价值的特异脂肪酸.催化这些特异脂肪酸合成的酶主要是类脂肪酸去胞和酶2(类FAD2). 由特异脂肪酸合成到三酰基甘油脂 (TAG) 形成还需要酰基转移酶 (如DGAT) 的参与. 在油料作物种子中表达类FAD2酶及其相关基因(如DGAT),已培育出了能合成积累一定含量特异脂肪酸的工程油料品系,为基于农作物生产高附加值工业用油脂开辟了新途径. 本文论述了参与特异脂肪酸生物合成途径的关键酶基因、油料作物代谢工程策略,以及应用工程油料作物大规模生产重要工业用脂肪酸的研究进展、存在问题和应用前景等.     

深黄被孢霉△^6—脂肪酸脱氢酶基因在转基因烟草中的表达

γ—亚麻酸(GLA)是人体和动物饮食中具有营养作用的重要的多烯不饱和脂肪酸,在大多数油料作物种子中不含有GLA,而只含有其前体物亚油酸,只有少数油料植物种子中含有GLA,如夜来香(Oenothera spp),琉璃苣(Borago officinalis)等。△^6—脂肪酸脱氢酶可将亚油酸转化为γ—亚麻酸,为了能够在传统的油料作物种子中产生GLA,我们将从深黄被孢霉中克隆的△^6—脂肪酸脱氢酶基因,与植物表达载体pGA643连接,构建了重组质粒pGAM—ICL6,将其通过农杆菌介导法,导入模式植物烟草中。经PCR和Southern杂交分析表明该基因已导入并整合到烟草的基因组中,Northern杂交结果表明该基因在转基因烟草的mRNA水平上获得表达。对转基因植株进行脂肪酸分析,结果显示,GLA和十八碳四烯酸(OTA)分别占总脂肪酸含量的19．7％和3．5％。     

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。     

新型工业油料作物亚麻荠油脂代谢工程

亚麻荠(Camelina sativa L.Crantz)是一种新型的"低投入、环保型"工业油料作物。种子含油量达43%,其中α-亚麻酸35%。种子油不仅可做食用油和动物饲料,亦可用于加工保健功能食品,以及生物燃油和高值油脂产品。重点分析亚麻荠主要农艺性状和优异油脂性状,论述应用基因工程技术对亚麻荠油脂品质的遗传改良研究,包括长链多聚不饱和脂肪酸,ω-7脂肪酸,中、短链脂肪酸和蜡酯生物合成,以及单一脂肪酸富集途径的代谢组装。分析和讨论了亚麻荠功能基因组学研究动向以及亚麻荠产业发展前景。     

深黄被孢霉Δ6-脂肪酸脱氢酶基因在转基因烟草中的表达

γ-亚麻酸(GLA)是人体和动物饮食中具有营养作用的重要的多烯不饱和脂肪酸,在大多数油料作物种子中不含有GLA,而只含有其前体物亚油酸,只有少数油料植物种子中含有GLA,如夜来香（Oenothera spp）,琉璃苣（Borago officinalis）等。Δ⁶脂肪酸脱氢酶可将亚油酸转化为γ亚麻酸,为了能够在传统的油料作物种子中产生GLA,我们将从深黄被孢霉中克隆的Δ⁶脂肪酸脱氢酶基因,与植物表达载体pGA643连接,构建了重组质粒pGAMICL6,将其通过农杆菌介导法,导入模式植物烟草中。经PCR和Southern杂交分析表明该基因已导入并整合到烟草的基因组中,Northern杂交结果表明该基因在转基因烟草的mRNA水平上获得表达。对转基因植株进行脂肪酸分析,结果显示,GLA和十八碳四烯酸(OTA)分别占总脂肪酸含量的19.7%和3.5%。     

紫苏PfLEC1基因的克隆及表达研究

紫苏是目前发现的α-亚麻酸含量最高的药食同源经济作物,其种子油脂中含60%以上的α-亚麻酸。该研究基于紫苏转录组测序结果,从紫苏种子中克隆获得植物种胚发生过程中的关键基因Leafy Cotyledon 1(Pf LEC1),并对其进行相关生物信息学分析、实时荧光定量PCR以及不同时期种子的脂肪酸含量测定,以探讨紫苏α-亚麻酸高效合成积累的分子调控机制。(1)序列分析结果表明,Pf LEC1基因编码区长度为621 bp,可编码206个氨基酸,属于NF-YB亚基家族,含有HAP3亚基的保守功能域B区域;在线预测该蛋白为不稳定亲水性蛋白,无信号肽和跨膜区域,定位于细胞质;进化分析表明,该蛋白序列与拟南芥、甘蓝型油菜、水稻和玉米关系较近。(2)实时荧光定量PCR分析表明,PfLEC1基因在紫苏根、茎、叶、花及种子中均有表达,且在种子中表达量最高,根中表达最低;PfLEC1在种子发育的前期表达较高,随着种子发育表达量显著下降。(3)不同阶段紫苏种子脂肪酸含量分析表明,油酸、α-亚麻酸含量随种子发育逐渐增加,而棕榈酸、硬脂酸、亚油酸含量变化则相反,其中变化最为明显的是α-亚麻酸,从种子发育5 d时的33.16%上升至20 d时的65.16%,表明紫苏种子中α-亚麻酸含量是随种子发育快速积累的。研究推测,PfLEC1可能与紫苏种子α-亚麻酸的高含量合成积累密切相关,该研究为今后深入探讨PfLEC1基因的功能奠定了分子基础。     

基于藜麦转录组的脂肪酸生物合成途径解析

藜麦营养丰富,油脂含量高,脂肪酸组成理想,是油脂提取物的潜在资源。植物油脂主要以三酰甘油的形式储存在作物种子和果实等器官中,其合成受到环境和基因水平的调控,涉及质体、内质网和油体等多个细胞器。该文基于藜麦转录组数据,对藜麦油脂合成相关的脂肪酸生物合成途径基因进行挖掘,并对基因表达模式进行分析。结果表明:在藜麦中,与脂肪酸生物合成相关的基因序列共87条,涉及乙酰CoA羧化酶和β-酮脂酰ACP合成酶等关键酶,其中编码长链酰基辅酶A合成酶基因和β-酮脂酰ACP还原酶数目最多。通过基因表达模式分析发现,与脂肪酸生物合成相关的基因在种子表达中呈现整体上调模式,可能与种子中油脂形成和积累密切相关。对藜麦乙酰CoA羧化酶亚基编码基因进行分析发现,accD基因在不同组织间无差异表达,表明在藜麦中accD编码的β-CT亚基可能不是影响乙酰CoA羧化酶发挥作用的限制因子。藜麦KASⅡ含有保守结构域,与其他组织相比,编码基因QcFb15、QcFb45和QcFb75在种子中均存在上调表达,参与藜麦脂肪酸碳链延伸及油脂形成。对藜麦脂肪酸生物合成途径相关基因的挖掘,为藜麦油脂合成和积累的研究提供了理论基础,对高油脂藜麦品种选育等后续研究也具有重要启示作用。     

利用基因工程改良植物脂肪酸和提高植物含油量的研究进展

植物脂肪酸和三酰甘油具有重要生理功能以及巨大的食用和工业价值,其生物合成途径较为复杂。近年来,植物脂肪酸和三酰甘油合成代谢途径的研究取得了很大进展,在多种植物中克隆了脂肪酸和三酰甘油合成代谢途径中的关键酶基因,同时发现一些转录因子在调控植物脂肪酸含量和组成中具有重要作用,并在此基础上开展了利用基因工程改良植物脂肪酸和提高植物含油量的研究,取得了一定的进展。以下系统介绍了植物脂肪酸和三酰甘油合成代谢途径中的关键酶基因以及在调控植物脂肪酸含量和组成中具有重要作用的转录因子,综述了基因工程研究所取得的成果,并对其应用前景进行了展望。     

食用植物油脂的代谢工程

植物种子油可提供人类营养所需的多种脂肪酸,也是工业用油的原料之一。文章结合我们对植物种子发育、脂肪酸生物合成途径和大豆油脂遗传改良的研究,重点论述参与脂肪酸合成及其调控的一些关键酶的基因、代谢工程改良植物油脂营养价值的技术策略及其研究进展,分析目前应用油料作物种子作为“生物反应器”规模化生产有重要营养价值和特殊用途的脂肪酸的问题及技术“瓶颈”,讨论未来植物脂肪酸代谢工程主攻方向以及在培育可再生资源和推动人类社会及经济可持续发展中的应用前景。     

植物ω-7脂肪酸的系统代谢工程

ω-7脂肪酸（C16：1△9,C18：1△11,C20：1△13）,特别是棕榈油酸（C16：1△9）具有重要的工业、营养和医药价值。这些珍稀脂肪酸大多在一些野生植物的种子中合成,不能商业化生产。对普通油料作物的油脂代谢途径进行遗传修饰,使其种子大量合成并积累ω-7脂肪酸,已成为生物技术和可再生资源研究的一个热点领域。基因操作的主要靶标包括：不同来源的△9脱氢酶的应用、提高底物（C16：0）的浓度、共表达质体型和内质网型？9脱氢酶以及代谢物流的优化等。该文在解析ω-7脂肪酸生物合成途径及其调控网络的基础上,重点论述了ω-7脂肪酸代谢工程的技术策略、研究进展和存在的问题,并进一步讨论了油脂物组学和转基因组学等组学技术在鉴定参与ω-7脂肪酸生物合成途径及其调控的特异基因和优化油脂代谢工程设计上的应用前景。     

油桐种子脂肪酸延长代谢的转录表达与调控机理研究

油桐是我国四大木本油料植物之一,当前对油桐的研究主要集中在栽培选优及低产林改造方面,而对油桐脂肪酸延长代谢的分子机理研究尚未见报道。本研究以油桐果实膨大期、油脂转化初期和油脂转化高峰期的种子为材料,采用高通量RNA测序技术对油桐种子脂肪酸延长代谢的3个不同时期转录组进行比较,以nr、Swiss-Prot、KEGG和COG 4个蛋白数据库为参考,对油桐种子脂肪酸延长代谢进行了综合性分析。研究结果表明,参与油桐种子脂肪酸延长代谢途径的非冗余基因序列共37条,涉及的主要酶功能基因有9种;在果实膨大期、油脂转化初期和油脂转化高峰期中,调控脂肪酸延长代谢途径的基因存在明显的表达差异。综合分析结果绘制了油桐种子脂肪酸延长代谢途径,揭示了调控油桐种子脂肪酸延长代谢过程的基因作用规律。这些研究结果为油脂合成的遗传改良提供了资源和技术基础,同时为油桐分子设计育种提供了一定的科学依据。