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植物种子中油酸在FAD2作用下脱氢形成亚油酸,进一步经FAD3脱氢形成α-亚麻酸。α-亚麻酸是一种多不饱和脂肪酸,是保护人类心血管健康的必需脂肪酸。提高α-亚麻酸含量可以从促进这两步反应来实现。研究表明,第二步反应可以通过过表达FAD3有效实现,而在过表达FAD2提高亚油酸的尝试中遇到了诸多障碍。我们前期研究结果表明,需要具有种子特异表达和非种子特异表达的启动子来实现相关策略。大豆（Glycine max（Linn.）Merr.）是重要的农作物,含有50%的亚油酸和低于10%的α-亚麻酸。为了实现提高大豆种子中α-亚麻酸含量的目标,本研究从FAD3在大豆中利用的可行性、表达载体构建、特异启动子分析和大豆遗传转化系统等四个方面开展了工作。主要获得以下结果:1)分析大豆种子中FAD2和FAD3的表达量发现,FAD2的表达量约为FAD3的十倍,结合大豆脂肪酸组分,表明大豆种子中α-亚麻酸含量较低是由于FAD3表达较低造成的,有可能通过提高FAD3表达量的手段来提高大豆α-亚麻酸含量。2)利用种子特异启动子驱动和甘蓝型油菜的Bn FAD3基因,构建了FAD3种子特异表达载体。将其转化拟南芥,对其T2和T3代转化株种子进行气相色谱分析,发现以野生型为背景过表达FAD3的转化系种子中,α-亚麻酸含量较未转化的野生型拟南芥提高了约一倍,达到了40%。表明所构建的表达载体具有提高植物种子α-亚麻酸含量的功能。3)对甘蓝型油菜的转录组数据进行分析,分别确定了一个种子特异表达的基因和在一个种子表达低而其他组织表达高的基因,分别命名Bn OA03、Bn TC06。利用启动子在线分析软件分析两个基因的启动子序列,发现这两个基因的上游序列除了具有CAAT-box、TATA-box等启动子基本元件外,在Bn OA03上游有种子特异表达相关的RY-motif元件,在Bn TC06上游有根特异性表达有关的I-box和花粉特异性表达有关的Pollen-box。分析结果证明该片段符合试验预期目的。利用PCR技术从甘蓝型油菜中克隆得到两个特异启动子,分别命名为PBn OA03,715bp、PBn TC06,457bp。利用GUS报告基因,在拟南芥中对两种启动子进行功能鉴定。结果表明,在种子特异性启动子PBn OA03的转基因株系的幼苗、根、茎、叶、花和种子发育前期及成熟种子中没有检测到GUS明显表达,在种子发育的中后期检测到较强的GUS表达,表明这个启动子的表达调控具有一定的种子特异性,将会考虑应用到过表达FAD3提高大豆种子α-亚麻酸含量的载体中;在非种子特异性启动子PBn TCO6的转基因株系的幼苗、根、茎、叶、花和发育前期种子中检测到较强的GUS表达,在种子发育的中后期表达降低,表明这个启动子的表达调控具有一定的非种子特异性,将会应用到过表达FAD3载体及实验室其他研究中。4)首先优化了现有的大豆子叶节体系,并成功获得了2株再生植株。以此为再生体系,进行了农杆菌介导的遗传转化。本试验研究了Williams 82、农家小种、合丰50和东农50四种不同基因型大豆的再生及遗传转化。东农50、合丰50以及农家小种分别萌发了1111、800以及1270粒,分别获得318、91和541个再生芽,但均没有获得再生植株;在Williams 82转化中,共利用了1118粒萌发种子提供的外植体,获得了202个再生芽,最终筛选到2个转化植株。初步说明利用EHA105菌株的Williams 82为本试验条件下的优良材料。另外,本试验以Williams 82为受体材料,通过多次试验确定了当筛选剂浓度为8mg/L时,更有利于原生芽的筛选,当筛选剂浓度为3mg/L时,更有利于不定芽的伸长,这将为大豆遗传转化筛选剂浓度的选择提供参考。最后鉴定2个转化植株,结果均为阴性。表明除合丰50外,其他三个品种再生芽获得率高,但在相同的筛选压力下,只有Williams 82能有效的形成再生植株。说明大豆转化困难主要存在于再生芽的筛选阶段。后续研究中建议重点考虑再生芽的筛选,也可以尝试其他大豆基因型,优化转化及培养条件等。综上所述,大豆种子中α-亚麻酸含量较低与发育种子中FAD3表达较低有关,采用在种子中过表达FAD3是一个值得尝试的策略;构建的FAD3种子特异表达载体,在拟南芥中可以有效提高种子中α-亚麻酸的含量;从油菜中筛选和克隆的种子和非种子特异启动子,其功能在拟南芥中得到鉴定,可以用于以后的基因工程研究;大量大豆转化结果表明,子叶节转化体系再生效率较高,筛选中获得了假阳性的转化植株,转化效率还有待提高。