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油桐FAD2与DGAT2基因的功能分析

作 者: 崔琴琴
导 师: 汪阳东
学 校: 中国林业科学研究院
专 业: 林木遗传育种
关键词: 油桐 FAD2 DGAT2 基因功能鉴定 脂肪酸
分类号: S794.3
类 型: 硕士论文
年 份: 2013年
下 载: 34次
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内容摘要


油桐(Vernicia fordii)是世界著名的工业油料树种,高含油量与高品质是油桐生产的关键性指标。脂肪酸脱氢酶(FAD2)是催化油桐种子产生多不饱和脂肪酸的第一步关键酶,而二酰基甘油酰基转移酶(DGAT)是催化三酰甘油(TAG)合成、形成桐油最后一步反应的限速酶,对桐油积累具有重要的调控作用。本文首先分析了油桐种子的油脂生物合成规律,并分析了油桐FAD2基因与DGAT2基因在不同组织器官及种子不同发育阶段的表达情况,利用实验室前期构建的基因表达载体,成功获得了转FAD2、转DGAT2以及转FAD2/DGAT2双基因的粘红酵母菌株和拟南芥株系,并进一步分析了目的基因在转基因酵母与拟南芥中的表达情况及功能。取得的主要结果如下:1)油桐种子成熟过程中,7月为桐油的缓慢形成期,7月底到9月初为迅速累积期,9月中旬以后,桐油积累速度缓慢,到达累积完成期,最终含油量为37.64%。在脂肪酸合成过程中,唯有桐酸含量呈上升趋势,且与桐油合成趋势基本一致,并最终占脂肪酸总量的75.81%。2)实时荧光定量PCR表明,FAD2与DGAT2基因在油桐组织包括叶片、叶柄、茎、花瓣、雌蕊、幼果以及种子中均有表达,但在种子中表达量最高。FAD2与DGAT2基因在种子不同发育阶段的表达具有时间特异性,其表达趋势与桐油合成及桐酸积累趋势相一致。推测FAD2与DGAT2基因在桐油生物合成过程中起到了调控作用。3)将FAD2与DGAT2基因分别导入粘红酵母和拟南芥中。转FAD2酵母亚油酸(C18:2)含量分别提高了102.86%,81.95%和21.80%,转FAD2拟南芥种子C18:2含量分别提高了10.05%,8.60%和8.54%,表明油桐FAD2基因的过表达能够调节酵母与拟南芥的亚油酸含量。而转DGAT2酵母中脂肪酸总量分别比对照提高了0.55倍、2.86倍和6.24倍,转DGAT2拟南芥种子的含油量分别提高了18.29%,14.90%和18.53%,脂肪酸总量分别提高了6.76%,7.52%和5.65%,表明油桐DGAT2基因能够提高拟南芥种子含油量,并能促进拟南芥种子与酵母油脂内脂肪酸的积累。4)将FAD2/DGAT2共表达载体分别导入酵母与拟南芥中。FAD2与DGAT2基因在FAD2/DGAT2转基因酵母与拟南芥中的表达量较转单基因株系中的目的基因的表达量有不同程度的下降。转FAD2/DGAT2酵母及拟南芥中亚油酸C18:2的提高幅度小于FAD2单基因转化子,而脂肪酸总量的提高幅度小于DGAT2单基因转化子效果,拟南芥种子含油量的提高与单转DGAT2植株相接近。结果表明,FAD2与DGAT2二者的协同作用并不明显,这可能与FAD2/DGAT2转化子中基因表达量低于单基因转化子有关,但FAD2/DGAT2共表达能够在提高含油量的同时少量提高亚油酸含量。

全文目录


摘要  5-7
Abstract  7-14
第一章 绪论  14-25
  1.1 引言  14-22
    1.1.1 研究背景  14-15
    1.1.2 国内外研究现状  15-22
  1.2 本研究目的意义及研究内容  22-25
    1.2.1 研究的目的意义  22-23
    1.2.2 主要研究内容  23-24
    1.2.3 研究技术路线  24-25
第二章 油桐油脂合成与基因表达分析  25-36
  2.1 材料与方法  25-30
    2.1.1 试验材料  25-26
    2.1.2 主要试剂及仪器  26
    2.1.3 试验方法  26-30
  2.2 结果与分析  30-34
    2.2.1 油桐种子含油量及脂肪酸成分分析  30-32
    2.2.2 油桐 FAD2 基因的表达分析  32
    2.2.3 油桐 DGAT2 基因的表达分析  32-34
  2.3 讨论  34-35
  2.4 小结  35-36
第三章 油桐 FAD2 基因对酵母和拟南芥的遗传转化  36-52
  3.1 材料与方法  36-44
    3.1.1 试验材料  36
    3.1.2 主要试剂与仪器  36-38
    3.1.3 试验方法  38-44
  3.2 结果与分析  44-50
    3.2.1 转基因酵母鉴定  44
    3.2.2 转基因酵母中 FAD2 的表达分析  44-46
    3.2.3 转基因酵母的脂肪酸成分分析  46
    3.2.4 转基因拟南芥植株的筛选、鉴定  46-48
    3.2.5 转基因拟南芥中 FAD2 的表达分析  48
    3.2.6 转基因拟南芥种子脂肪酸分析  48-50
  3.3 讨论  50-51
  3.4 小结  51-52
第四章 油桐 DGAT2 基因对酵母和拟南芥的遗传转化  52-62
  4.1 材料与方法  52-53
    4.1.1 试验材料  52
    4.1.2 试验方法  52-53
  4.2 结果与分析  53-59
    4.2.1 转基因酵母鉴定  53
    4.2.2 转基因酵母中 DGAT2 的表达分析  53-55
    4.2.3 转基因酵母脂肪酸分析  55
    4.2.4 转基因拟南芥植株的筛选、鉴定  55-56
    4.2.5 转基因拟南芥中 DGAT2 的表达分析  56-57
    4.2.6 转基因拟南芥种子脂肪酸分析  57-59
  4.3 讨论  59-60
  4.4 小结  60-62
第五章 油桐 FAD2/DGAT2 对酵母和拟南芥的转化  62-72
  5.1 材料与方法  62-63
    5.1.1 试验材料  62
    5.1.2 试验方法  62-63
  5.2 结果与分析  63-70
    5.2.1 转基因酵母鉴定  63
    5.2.2 转基因酵母中 FAD2 与 DGAT2 基因的表达分析  63-64
    5.2.3 转基因酵母脂肪酸分析  64-66
    5.2.4 转基因拟南芥植株的筛选、鉴定  66
    5.2.5 转基因拟南芥中 FAD2、DGAT2 的表达分析  66-68
    5.2.6 转基因拟南芥的表型和种子脂肪酸分析  68-70
  5.3 讨论  70
  5.4 小结  70-72
第六章 结论与展望  72-74
  6.1 结论  72-73
  6.2 展望  73-74
参考文献  74-80
在读期间的学术研究  80-81
致谢  81-82
详细中文摘要  82-84

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中图分类: > 农业科学 > 林业 > 森林树种 > 特用阔叶树类 > 油桐
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