紫苏二酰基甘油酰基转移酶2
基因克隆与功能研究
紫苏（Perillafrutescens(L.)Britt.）是唇形科紫苏属一年生草本植物，因其种子出油率高及含大量不饱和脂肪酸α-亚麻酸而成为新型油料作物。二酰基甘油酰基转移酶(DGAT)是植物合成三酰甘油(TAG)最后一步的关键酶,其中DGAT2在某些植物的种子油中能选择性积累更多不饱和脂肪酸。
年4月26日，重庆师范大学鲁庚等人在作物学报发表了题为“紫苏二酰基甘油酰基转移酶2基因克隆与功能研究”的研究论文，研究人员克隆了PfDGAT2基因，研究其表达模式及功能,这对提高植物含油率、促进不饱和脂肪酸合成积累具有重要经济价值和理论意义。
首先，实验以紫苏不同时期种子混样的cDNA为模板,用特异性引物进行PCR扩增,获得全长为bp的PfDGAT2(如图1-A)，蛋白序列保守结构域分析表明,PfDGAT2属于LPLAT蛋白超家族(如图1-B)。其次，为了研究紫苏与拟南芥、烟草、玉米等植物间的亲缘关系,先利用MEGA4.0软件对不同植物的DGAT2候选蛋白进行系统树分析(如图2)，结果表明，PfDGAT2与其他植物物种的DGAT2蛋白聚在一起，PfDGAT2蛋白与芝麻SiDGAT2的亲缘关系最近,与烟草、马铃薯DGAT2蛋白亲缘关系较近。接着对不同植物进行多序列比对分析(如图3)，研究发现,PfDGAT2编码的蛋白与其他植物DGAT2蛋白相似,具有YFP、EPHS、GGVQE、VPVFCFG和VVGRPI五个典型的植物DGAT2酶的保守结构域。
图1PfDGAT2基因的克隆与分析
A：PfDGAT2的PCR扩增产物；M:DLDNAmarker；B：PfDGAT2保守结构域的预测结果。
图2不同植物DGAT2氨基酸序列的系统进化树
图3不同植物DGAT2蛋白序列比对分析
PfDGAT2：紫苏；SiDGAT2：芝麻(XP_.1)；StDGAT2：马铃薯(XP_.1)；AtDGAT2：拟南芥(OAP.1)；GmDGAT2：大豆(NP_.1)；NtDGAT2：烟草(AGL.1)；CsDGAT2：亚麻荠Camelinasativa(XP_)。
该研究还对PfDGAT2基因组织进行实时荧光定量分析，结果表明,PfDGAT2在紫苏不同组织中均有表达,随着种子发育成熟,PfDGAT2表达量呈降低趋势(如图4)。随后，经潮霉素筛选并分子鉴定后,最终得到9个拟南芥转基因株系,单株收取9个株系T2代种子测含油率（如图5），选含油率最高的4个株系分析脂肪酸组分（如图6），研究表明，PfDGAT2所编码的DGAT2酶不仅显著提高种子含油率,还提高亚麻酸等不饱和脂肪酸的含量。
图4PfDGAT2基因不同组织和种子
不同时期的相对表达量
图5转PfDGAT2拟南芥种子含油率
图6转PfDGAT2拟南芥种子脂肪酸
相对含量分析
综上所述，PfDGAT2基因不仅能提高种子含油量，还能促进亚麻酸、花生一烯酸等不饱和脂肪酸的积累,该研究为揭示植物不饱和脂肪酸的合成积累机制提供了理论依据。
原文信息：
鲁庚,唐鑫,陆俊杏,李丹,胡秋芸,胡田,张涛.紫苏二酰基甘油酰基转移酶2基因克隆与功能研究[J].作物学报,,46(08):-.
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