酿酒酵母脂酰-?9脱氢酶亚细胞定位表达及其对烟草脂肪酸合成的影响

以烟草Nicotiana tabacum L.为宿主植物,分别在细胞质内质网和质体内定位表达酿酒酵母Saccharomyees cerevisiae脂酰-CoA-Δ9脱氢酶(ScΔ9D),以期提高植物组织中棕榈油酸(16∶1Δ9)的积累量和分析该酶不同亚细胞定位表达对油脂代谢的影响。与野生型和空载体(对照)植物相比,转基因烟草植株叶片中单不饱和的棕榈油酸及顺式十八碳烯酸(18∶1Δ11)含量明显提高,而饱和的棕榈酸(16∶0)含量相应减少,多不饱和的亚油酸(18∶2Δ9,12)和亚麻酸(18∶3Δ9,12,15)含量亦降低。ScΔ9D质体定位表达烟叶中棕榈油酸及顺式十八碳烯酸含量分别是ScΔ9D细胞质内质网定位表达烟叶的2.7和1.9倍。这表明酵母脂酰-Δ9脱氢酶能在高等植物细胞中正确催化棕榈酸(16∶0)转化为棕榈油酸(16∶1Δ9),而且在质体内表达的效应显著高于在细胞质内质网上的效应。新建立了一种应用脂酰-CoA-Δ9脱氢酶代谢工程培育植物组织高水平合成积累棕榈油酸等ω-7脂肪酸的策略,有助于在生物量大的烟叶等营养器官中组装ω-7脂肪酸合成途径以生产优质生物燃油。     

外源脂肪酸对酒精诱导自絮凝颗粒酵母细胞膜磷脂脂肪酸组成变化的影响

实验将自絮凝颗粒酵母培养于同时添加脂肪酸 (0.6mmol/L)和酒精 (6 %～ 9% ,V/V)条件下以考察其细胞膜磷脂脂肪酸组成的变化。与单独添加棕榈酸相比 ,同时添加酒精引起细胞膜磷脂棕榈酸含量明显增加 ,伴随 9十四碳烯酸、棕榈油酸和油酸含量明显减少 ;与单独添加亚油酸相比 ,同时添加酒精未引起细胞膜磷脂亚油酸含量明显变化 ,但引起油酸含量明显增加 ,伴随 9 十四碳烯酸、棕榈油酸和棕榈酸含量减少 ;与单独添加亚麻酸相比 ,同时添加酒精引起细胞膜磷脂亚麻酸含量减少 ,伴随油酸含量显著增加 ,同时 9 十四碳烯酸、棕榈油酸和棕榈酸含量减少。存活率实验证实 ,上述变化是菌体对酒精刺激的适应性响应 ,因为 ,与培养于仅添加脂肪酸条件下的菌体相比 ,培养于同时添加酒精条件下的菌体耐酒精能力明显提高。研究表明 ,棕榈酸和油酸都可通过加强细胞膜渗透屏障而提高菌体的耐酒精能力 ,这是饱和脂肪酸 (SFA)与不饱和脂肪酸 (UFA)可提高同一菌株耐酒精能力的新的实验现象 ,揭示UFA与SFA在影响酵母菌耐酒精能力的机制上存在共同的作用方式     

利用微藻生产单不饱和脂肪酸——棕榈油酸

正棕榈油酸(C16:1Δ9)具有重要的营养和医药价值,进行相应产品的开发已是势在必行。目前棕榈油酸主要来源于生物合成。大田栽培的普通油料作物中棕榈油酸含量很低,而棕榈油酸含量高的野生植物存在资源少的问题,因此利用棕榈油酸含量高且能够规模培养的微藻来进行棕榈油酸的生产已成为生物技术和可再生资源研究的一个热点领域。文章介绍了棕榈油酸的原料来源,并结合笔者实验室对黄丝藻棕榈油酸的研究,综述了微藻棕榈油酸的优势及其合成途径,最后初步展望了微藻棕榈油酸研究的发展方向。     

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。     

杜氏盐藻β-酮酯酰-ACP合酶(DsKASⅡ)基因的分离及功能分析

酮脂酰-ACP合成酶Ⅱ(KASⅡ)是催化棕榈酸(16∶0-ACP)延伸为硬脂酸(18∶0-ACP)的关键酶,其活性强弱决定着18碳脂肪酸含量的高低。本文以杜氏盐藻(Dunaliella salina)为试材,分离鉴定杜氏盐藻DsKASⅡ基因编码序列,采用生物信息学工具解析DsKASⅡ酶蛋白的亚细胞定位、高级结构、理化性质及系统发育等特性。检测氮胁迫下的DsKASⅡ表达量,以及藻细胞脂肪酸、叶绿素和β-胡萝卜素的含量。结果表明,DsKASⅡ编码的酶蛋白长度为476 aa,pI为6. 99,含叶绿体靶向肽和较多亲水区。二级结构主要由α-螺旋(22. 48%),β-片层(22. 06%)和无规则卷曲(55. 46%)组成。三级结构预测表明该蛋白整体呈紧密的心形结构,活性酶蛋白为同源二聚体。系统发育分析表明,DsKASⅡ氨基酸序列与莱茵衣藻CrKASⅡ同源性达99%,可能二者有着共同的进化祖先。qRT-PCR揭示,与正常培养的杜氏盐藻相比,DsKASⅡ在氮胁迫条件下的表达量明显上调,第3天时的表达量比正常培养的高4. 5倍。氮胁迫下藻细胞总油脂、油酸(C18∶1)和类胡萝卜素含量显著提高,然而棕榈酸(C16∶0)和叶绿素的含量明显降低。这表明,氮胁迫诱导杜氏盐藻DsKASⅡ基因上调表达,将更多的棕榈酸催化为硬脂酸,进而提高了单不饱和油酸的富集以及类胡萝卜素的积累。本研究为后续进一步解析杜氏盐藻氮胁迫条件下,油脂与胡萝卜素合成积累及藻细胞响应胁迫机制和优质富油藻种培育提供了科学参考。     

灵芝孢子油脂肪酸组分的分析

采用气相色谱与质谱(GC-MS)联用分析,从超临界CO2萃取孢子油中鉴定出18种脂肪酸成分,包括6种不饱和脂肪酸、7种饱和脂肪酸、2种环链脂肪酸,以及己酸、辛酸、壬酸等短链脂肪酸。GC定量分析结果表明:灵芝孢子油中检出9种已知脂肪酸,不饱和脂肪酸总量为73.6%;其中,主体成分油酸(C18∶1)、亚油酸(C18∶2)和棕榈酸(C16∶0)等含量分别为57.5%、13.4%、19.6%;此外,不饱和脂肪酸十六碳烯酸(C16∶1)、亚麻酸(C18∶3)等不饱和脂肪酸含量为2.2%、0.5%。     

菜豆叶片衰老期间叶绿体被膜膜脂与脂肪酸组分的变化

菜豆叶片叶绿体总脂和被膜膜脂中均含有单半乳糖甘油二脂和双半乳糖甘油二脂,在整个衰老期间两种糖脂的比值变化不大。叶绿体总脂中含有5种磷脂,脂肪酸以不饱和的亚麻酸为主,而被膜膜脂中仅含磷脂酰胆碱和磷脂酰甘油,脂肪酸以饱和的棕榈酸为主,不饱和亚油酸为次。叶片衰老过程中被膜所含两种磷脂比值明显降低,脂肪酸的不饱和指数也因亚麻酸相对含量显著减少、棕榈酸相对含量增加而降低。     

发状念珠藻(发菜)细胞质膜的分离与性质分析

使用一种新方法首次从野生发菜(Nostoc flagelliforme Born.et Flah.)中分离得到细胞质膜并对其性质进行了分析,该方法的主要特点为联合使用细胞破碎仪和毛地黄皂甙对发菜细胞进行破碎.经过细胞破碎仪处理两次(80MPa)后,样品(20mg干重/mL)中的细胞可被毛地黄皂甙(3mg/mL)有效破碎,细胞质膜即可通过蔗糖密度梯度离心得以分离.纯化后的质膜,其吸收光谱中类胡萝卜素的3个吸收峰分别位于458、487和524 nm,另外一种叶绿素前体在673 nm处有少量吸收,质膜的荧光发射来自该叶绿素前体.通过变性电泳对其进行多肽组成分析,可分辨出30多条多肽,其中分子量为80、28、19和17 kD的多肽含量最高.其膜脂主要包含4种成分:单半乳糖甘油二酯(62.4%)、双半乳糖甘油二酯(18.9%)、硫代异鼠李糖甘油二酯(16.7%)和磷酯酰甘油(2.0%).膜脂酯酰基连接有棕榈酸(16:0)、十六碳烯酸(16:1[9])、硬脂酸(18:0)、油酸(18:1[9])、亚油酸(18:2[9,12])和亚麻酸(18:3[9,12,15])等六种脂肪酸,其中十六碳烯酸和亚麻酸为主要成分,分别占总脂肪酸含量的32.3%和34.4%.质膜中高含量的亚麻酸可能是发菜具有极强抗旱能力的一个重要因素.     

猫儿屎和三叶木通种子油中脂肪酸成分的GC-MS分析

采用索氏提取法提取木通科植物猫儿屎和三叶木通种子的脂溶性成分,甲酯化处理后用气相色谱-质谱联用技术(GC-MS)分离和鉴定其组成和含量。从猫儿屎种子油中鉴定出9种脂肪酸,占检出物总质量分数的94.67%(其中饱和脂肪酸占12.63%,不饱和脂肪酸占82.04%),主要成分为9-十六烯酸(47.22%)、9-油酸(27.13%)、棕榈酸(10.75%)、亚油酸(7.47%)和硬脂酸(1.61%)。从三叶木通种子油中鉴定出10种脂肪酸,占检出物总质量分数的99.75%(其中饱和脂肪酸占23.39%,不饱和脂肪酸占76.36%),主要成分为11-油酸(47.63%)、亚油酸(27.05%)、棕榈酸(20.14%)、16-甲基-十七烷酸(3.03%)和8-油酸(1.07%)。结果表明,猫儿屎和三叶木通种子油中脂肪酸含量丰富,在食用、医疗保健等方面具有较高的应用潜力和综合开发前景。     

红树植物红海榄脂肪酸的GC-MS分析

采用索氏提取法对红树植物红海榄(Rhizophora stylosa)叶中的脂肪酸进行提取,甲酯化后利用气相色谱-质谱联用仪对脂肪酸成分进行分离和鉴定,鉴定出了12种脂肪酸,占脂肪酸总量的84.95%,其中主要包括十六酸(棕榈酸)(40.49%),9-十八碳烯酸(油酸)(17.24%),9,12-十八碳二烯酸(亚油酸)(11.24%)等。     

3种红枣的挥发性化学成分的乙醇提取及测定

新鲜成熟的去核油枣、木枣及团枣用95％乙醇浸泡,低温蒸除乙醇、膏状物用乙醚萃取,用气相色谱－质谱联用仪测定乙醚溶液。结果表明,3种新鲜成熟的红枣的挥发性成分主要为棕榈烯酸乙酯、棕榈酸乙酯、肉豆蔻乙酯、亚油酸乙酯、油酸乙脂、月桂酸乙酯、硬脂酸乙酯、苹果酸二乙酯、葵酸乙酸等16种酯类,以及乙酸和棕榈烯酸等2种酸和3－羟基－2－丁酮。不同品种的红枣中所含酯类的多少及含量的高低均有所差异。在同一种红枣的果肉中检测到16种酯类尚属首次报道。     

囊状黄丝藻在不同初始氮浓度条件下特殊的油脂积累规律

对不同初始氮浓度条件下囊状黄丝藻(Tribonema utriculosum SAG22.94)的生长状况、油脂含量和脂肪酸组成与含量进行研究。结果显示,囊状黄丝藻在氮浓度为3.0 mmol/L时,获得生物质浓度最高,为6.39 g/L;氮浓度为18.0 mmol/L时获得总脂和总脂肪酸含量最高,分别为细胞干重的44.62%和42.21%;上述3个指标单位体积的产率均在氮浓度3.0 mmol/L时达到最高值,分别为0.538、0.209和0.206 g·L~(-1)·d~(-1)。在4种初始氮浓度条件下,囊状黄丝藻油脂和脂肪酸含量可随着氮浓度增加而增加。脂肪酸含量分析结果显示,该藻的主要脂肪酸为豆蔻酸(C14∶0)、棕榈酸(C16∶0)、棕榈油酸(C16∶1ω7)、花生四烯酸(C20∶4ω6)和二十碳五烯酸(C20∶5ω3,EPA)。其中棕榈油酸含量最高,占总脂肪酸含量的36.53%~50.08%。研究结果表明囊状黄丝藻在不同初始氮浓度条件下具有特殊的油脂积累规律,是一株具有重要应用价值的产油丝状微藻。     

发状念珠藻(发菜)细胞质膜的分离与性质分析(英文)

使用一种新方法首次从野生发菜(Nostoc flagelliforme Born. et Flah. )中分离得到细胞质膜并对其性质进行了分析,该方法的主要特点为联合使用细胞破碎仪和毛地黄皂甙对发菜细胞进行破碎。经过细胞破碎仪处理两次(80MPa)后,样品(20mg干重/mL)中的细胞可被毛地黄皂甙(3mg/mL)有效破碎,细胞质膜即可通过蔗糖密度梯度离心得以分离。纯化后的质膜,其吸收光谱中类胡萝卜素的3个吸收峰分别位于458、487和524nm,另外一种叶绿素前体在673nm处有少量吸收,质膜的荧光发射来自该叶绿素前体。通过变性电泳对其进行多肽组成分析,可分辨出30多条多肽,其中分子量为80、28、19和17kD的多肽含量最高。其膜脂主要包含4种成分:单半乳糖甘油二酯(62.4％)、双半乳糖甘油二酯(18.9％)、硫代异鼠李糖甘油二酯(16.7％)和磷酯酰甘油(2.0％)。膜脂酯酰基连接有棕榈酸(16:0)、十六碳烯酸(16:1[9])、硬脂酸(18:0)、油酸(18:1[9])、亚油酸(18:2[9,12])和亚麻酸(18:3[9,12,15])等六种脂肪酸,其中十六碳烯酸和亚麻酸为主要成分,分别占总脂肪酸含量的32.3％和34.4％。质膜中高含量的亚麻酸可能是发菜具有极强抗旱能力的一个重要因素。     

大豆硬脂酰-ACP Δ^9脱氢酶(GmSAD)基因家族的鉴定及功能分析

硬脂酰-ACPΔ~9脱氢酶(Stearoyl-acyl carrier proteinΔ~9 desaturase,SAD)在质体中催化单不饱和油酸或棕榈油酸的合成,是控制植物细胞饱和脂肪酸与不饱和脂肪酸比例的关键酶。为解析大豆油酸合成积累调控机制,文中对大豆Glycine max GmSAD家族成员进行全基因组鉴定和保守功能域及理化性质等分析。应用qRT-PCR检测GmSAD各成员的时空表达谱,构建表达载体并通过农杆菌介导烟草Nicotiana tabacum瞬时表达和油酸缺陷型酵母Saccharomyces cerevisiae突变株BY4389遗传转化测试GmSAD酶活性和生物学功能。结果表明,大豆基因组含有5个GmSADs家族成员,其编码酶蛋白均具有二铁中心和SAD酶特有的2个保守组氨酸富集基序(EENRHG和DEKRHE),预测其活性酶蛋白为同源二聚体。系统进化分析显示5个GmSAD分成2个亚组,分别与拟南芥AtSSI2和AtSAD6亲缘关系较近。GmSAD各成员在大豆根、茎、叶、花和不同发育时期种子等组织中表达谱差异明显,其中GmSAD5在发育种子中、晚期高量表达,与油脂富集时期相吻合。烟草叶片瞬时表达GmSAD5可使叶片组织中油酸和总油脂含量分别提高5.56%和2.73%,而硬脂酸含量相应降低2.46%。缺陷型酵母遗传转化测试显示,过表达GmSAD5能恢复缺陷酵母合成单不饱和油酸的能力和促进油脂积累。总之,大豆GmSAD5对硬脂酸底物选择性较强,能高效催化单不饱和油酸的生物合成,为大豆种子油酸和总油脂积累机制的研究奠定了基础,也可作为油脂品质遗传改良的优异靶标。     

发菜膜脂及其脂肪酸组成

对野生发菜(Nostocflagelliforme Bom.et Flab)的膜脂(主要成分为类囊体膜脂)及其脂肪酸组成进行了测定分析.发菜的膜脂由单半乳糖甘油二酯(MGDG)、双半乳糖甘油二酯(DGDG)、磷酯酰甘油(PG)和硫代异鼠李糖甘油二酯(SQDG)组成,其酯酰基连接有棕榈酸(16:0)、十六碳烯酸(16:1)、硬脂酸(18:0)、油酸(18:1)、亚油酸(18:2)和亚麻酸(18:3)6种脂肪酸.发菜的不饱和脂肪酸含量可达总脂的73%,特别是16:1和18:3分别高达29%和34%,远远高于已报道的其他蓝藻,说明了发菜类囊体膜具有较强的抗逆性特点.同时还对复水30 min和复水后生长24 h的发菜膜脂及其脂肪酸组成进行了分析.结果表明,复水对野生发菜的膜脂及其脂肪酸组成没有显著影响,说明发菜的膜脂和脂肪酸组成在干燥-吸水过程中能保持很高的稳定性.     

花椒籽油的提取和组分分析

选用石油醚、无水乙醇、正己烷三种溶剂对花椒籽油进行索氏提取,结果青花椒籽油的得率分别为:5.34%、5.49%、4.80%;红花椒籽油的得率分别为:18.69%、24.41%、17.20%;红花椒籽油得率是青花椒籽油得率的3~4倍。花椒籽油经皂化后采用气相色谱-质谱联用法(GC-MS)分析不同溶剂提取的花椒籽油脂肪酸组分,并用峰面积归一化法测定各种组分相对含量。结果鉴定的主要组分为棕榈酸、棕榈油酸、油酸和亚油酸,这四种组分占95%以上;青花椒籽油中不饱和脂肪酸含量在83.43%以上;其中棕榈油酸占60%以上,油酸占20%左右,亚油酸占5%左右。红花椒籽油中不饱和脂肪酸含量在69%以下;其中棕榈油酸占12%余,油酸占40%左右,亚油酸占10%左右。而红花椒籽油中棕榈酸含量在30%左右,约是青花椒籽油中棕榈酸含量(11%左右)的3倍。     

拟茎点霉侵染对采后龙眼果皮LOX活性和膜脂脂肪酸组分的影响

用拟茎点霉(Phomopsis longanae Chi)侵染福眼龙眼(Dimocarpus longan Lour. ‘Fuyan’)果实,研究龙眼果皮脂氧合酶(LOX)活性、膜脂脂肪酸组分和细胞膜透性的变化及其与果皮褐变的关系。结果表明：拟茎点霉侵染导致龙眼果皮褐变指数、LOX活性和细胞膜透性增加,不饱和脂肪酸组分[亚油酸(C18∶2)、亚麻酸(C18∶3)和花生一烯酸(C20∶1)]下降而饱和脂肪酸组分[棕榈酸(C16∶0)和硬脂酸(C18∶0)]增加,脂肪酸不饱和指数(IUFA)和脂肪酸不饱和度下降。拟茎点霉侵染提高龙眼果皮LOX活性和加速膜脂不饱和脂肪酸的降解,从而破坏细胞膜系统的完整性,导致膜系统区室化功能丧失,使多酚氧化酶与酚类物质接触,引起酚类物质的酶促氧化和黑褐色高聚物形成,导致龙眼果皮褐变。     

植物ω-3脂肪酸去饱和酶的研究进展

众多的ω-3脂肪酸去饱和酶是由来源于同一祖先基因的多基因家族的成员编码的,定位于质体或内质网膜上。它们催化十八碳三烯酸(18：3)和十六碳三烯酸(16：3)的生物合成,使脂肪酸形成第三个双键。它们在改变植物膜脂脂肪酸的组成、提高其不饱和度、叶绿体的发育及叶片成熟过程中三烯脂肪酸含量的增加、抗冷性的增强、低温光抑制后光合能力的恢复等方面具有重要作用。近年来,许多植物的ω-3脂肪酸去饱和酶基因已被克隆,并在这些基因的表达调控、遗传转化及转基因植株生理功能研究等方面取得了较大进展。     

二十二碳六烯酸改变脂筏脂肪环境调节白细胞介素2受体信号通路

多不饱和脂肪酸(PUFAs)是免疫营养物质, 可以调节机体的免疫反应, 因此, 在临床上PUFAs常被用做免疫抑制剂治疗各种炎性疾病, 但其分子机制尚不清楚. 我们通过蔗糖密度梯度超速离心法分离细胞膜重要的功能性微区域—脂筏, 研究二十二碳六烯酸 (DHA, 22:6 n-3) 对其脂肪酸组成和磷脂构成的影响, 以及对IL-2受体信号通路的作用. 结果表明, DHA使脂筏中部分IL-2Rα, IL-2Rβ和IL-2Rγ_c蛋白移位到可溶膜组分中; DHA抑制了Jak1, Jak3, 磷酸酪氨酸蛋白表达水平; 脂筏的STAT5a和STAT5b蛋白移位到可溶膜组分, 磷酸化STAT5的表达受到抑制. DHA使脂筏中多不饱和脂肪酸组分增加, 尤其是增加了n-3 PUFAs的含量, 改变了细胞脂筏的脂肪环境. 脂筏中饱和脂肪酸豆蔻酸、棕榈酸水平显著升高, 而硬脂酸、油酸、顺式油酸水平显著降低; 磷脂酰胆碱、鞘磷脂、磷脂酰乙醇胺、磷脂酰肌醇分子中脂肪酰取代基团在DHA处理之后都有不同程度的改变. 由此可见, DHA处理改变了脂筏的脂肪环境, 影响了IL-2受体信号传 导通路蛋白在膜亚区域的分布, 为了解其免疫调节作用的影响提供了部分依据.     

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。