油菜籽粒脂肪酸延长酶基因启动子的克隆与序列分析及脂肪酸积累的研究

论文摘要

油菜是我国重要的油料作物之一,脂肪酸组成与含油量是关系到油菜品质优劣的关键指标。近年来对于植物脂肪酸组成和含油量的研究显示,油料作物种子脂肪酸的组成受少数关键基因调控,其中脂肪酸延长酶基因fael对于油菜种子中芥酸的含量有着决定性的作用。本研究的目的是分别克隆双低油菜及高芥酸油菜中控制脂肪酸组成的关键基因启动子,分析启动子的序列特征及品种之间的差异。另外,分别研究籽粒发育过程中脂肪酸、蛋白亚基以及脂肪的积累,并对比分析双低与高芥酸品种间的差异,期望为油菜脂肪酸组成和含油量的品质改良工作提供基础。1分别以秦油7号和中油821基因组为模板克隆到二者的fael基因启动子序列,对比分析发现二者的差异较小,相似性在99%以上,仅在翻译起始密码子上游-658bp处出现碱基差异,秦油7号此处为T,而在中油821中则被替换成了A,推测由于碱基的替换导致此处A/T序列的增强子功能有所变化,对基因的转录调控有所影响。对于启动子序列的功能元件和核心区域的分析发现:在翻译起始密码子上游有3个TATA盒,5个CAAT盒（CART）。此序列中还发现4个G盒序列,3个GATABOX,2个GT1CONSENSUS基序;3个ASF1MOTIFCAMV基序以及2段A/T丰富序列。2以双低甘蓝型油菜品种秦油7号和高芥酸高硫甙甘蓝型油菜品种中油821为材料,对油菜籽粒发育过程中主要脂肪酸的积累进行了研究,并分析了双低与高芥酸品种间脂肪酸积累的差异及各种脂肪酸之间的相关性。结果表明:根据7种主要脂肪酸在种子发育过程中呈现出的不同积累进程,可以将它们分成两类,其中棕榈酸、硬脂酸、亚油酸、亚麻酸的积累主要集中在种子发育早期;而油酸、二十碳烯酸和芥酸的积累主要集中在种子发育后期。两个品种在棕榈酸、硬脂酸、亚油酸、亚麻酸以及油酸积累上基本一致,但在油酸、二十碳烯酸和芥酸的积累量上差异较大。3研究两种材料发育过程中籽粒中主要贮藏蛋白亚基的积累及品种间的差异,结果表明:籽粒发育初期,各蛋白亚基合成均不明显,蛋白含量较低。秦油7号蛋白亚基在合成初期主要合成12S亚基组分,直到籽粒发育末期才转向合成2S亚基组分。中油821中蛋白亚基的积累和秦油7号有所不同,12S和2S基本上同步合成,不存在明显的先后顺序。另外,两个品种在籽粒成熟末期蛋白亚基的合成方向上也不相同,秦油7号主要向2S方向合成,而中油821则主要向12S方向合成。研究两种材料发育过程中油份的积累及品种间的差异。结果表明:油份合成主要发生在荚果伸长期和种子发育期,在种子成熟期时油份合成很少。在整个积累进程中二者合成趋势基本相同,推测油份合成受高低芥酸品种差异的影响较小。在籽粒成熟后最终的含油量测定上,二者分别为42.92%和39.58%,符合两个品种的实际情况。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1 油菜主要脂肪酸及其合成关键基因的研究进展
• 1.1 超长链脂肪酸与fae1基因的研究进展
• 1.2 不饱和脂肪酸与fad2基因的研究进展
• 1.3 饱和脂肪酸与bccp基因的研究进展
• 2 启动子概述
• 2.1 启动子
• 2.2 植物启动子的结构
• 2.3 植物基因启动子分类以及应用进展
• 3 本论文的研究目的意义和内容
• 第二章 油菜脂肪酸fae1基因启动子的克隆与序列分析
• 1 材料与方法
• 1.1 材料
• 1.2 方法
• 2 结果与分析
• 2.1 图谱分析
• 2.2 启动子序列
• 2.3 秦油7号与中油821fae1启动子序列的比对
• 2.4 启动子功能元件分析
• 3 讨论
• 4 小结
• 第三章 油菜籽粒发育过程中脂肪酸积累的研究
• 1 材料与方法
• 1.1 供试材料
• 1.2 试验设计与取样方法
• 1.3 脂肪酸分析方法
• 1.4 数据处理与分析方法
• 2 结果与分析
• 2.1 脂肪酸与出峰时间对应关系的确定
• 2.2 籽粒发育过程中脂肪酸含量的测定结果
• 2.3 七种脂肪酸的积累进程
• 3 讨论
• 4 小结
• 第四章 油菜籽粒中蛋白亚基及油脂的积累
• 1 材料与方法
• 1.1 供试材料
• 1.2 实验所用试剂
• 1.3 主要仪器设备
• 1.4 实验方法
• 1.5 分析方法
• 2 结果与分析
• 2.1 油菜籽粒中蛋白亚基的积累
• 2.2 油菜籽粒中油脂的积累
• 3 讨论
• 4 小结
• 全文结论
• 发表文章
• 参考文献
• 致谢