【摘 要】
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ω-3 FAD基因是α-亚麻酸合成途径中的一个关键限速酶基因,通过调节该基因的过量表达,可提高植物中α-亚麻酸含量。对南美油藤ω-3脂肪酸脱氢酶基因PvFAD7的克隆及其表达模式和功能分析,有利于探明南美油藤种子高含量α-亚麻酸的合成机制,为下一步利用遗传改良生产植物α-亚麻酸奠定理论基础。基于前期南美油藤种子转录组数据,从南美油藤新鲜叶片同源克隆获得南美油藤脂肪酸脱氢酶基因PvFAD7的DNA全
【基金项目】
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广东省基础与应用基础研究基金（2019A1515110168、2021A1515011021）；
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ω-3 FAD基因是α-亚麻酸合成途径中的一个关键限速酶基因,通过调节该基因的过量表达,可提高植物中α-亚麻酸含量。对南美油藤ω-3脂肪酸脱氢酶基因PvFAD7的克隆及其表达模式和功能分析,有利于探明南美油藤种子高含量α-亚麻酸的合成机制,为下一步利用遗传改良生产植物α-亚麻酸奠定理论基础。基于前期南美油藤种子转录组数据,从南美油藤新鲜叶片同源克隆获得南美油藤脂肪酸脱氢酶基因PvFAD7的DNA全长序列,并对其进行生物信息学分析。通过实时荧光定量PCR分析该基因在南美油藤不同器官（成熟叶、新叶、茎、根、果皮、幼嫩种子和成熟种子）中的表达模式,并利用亚细胞定位技术观察该基因的编码蛋白在烟草叶表皮细胞中的定位情况。通过构建过表达载体,介导农杆菌遗传转化获得过表达PvFAD7基因的转基因阳性烟草植株,并对收获的种子利用气相色谱法进行脂肪酸组分的测定。南美油藤PvFAD7基因DNA全长序列为2 222 bp,编码461个氨基酸,包括8个外显子和7个内含子。蛋白多序列比对结果显示南美油藤PvFAD7编码蛋白与同科植物蓖麻和橡胶树同源性最高。生物信息学分析结果表明,PvFAD7蛋白有4个组氨酸保守区,是典型的膜结合类脂肪酸脱氢酶,N端具有叶绿体转运肽特征与亚细胞定位结果一致,显示为PvFAD7蛋白定位于叶绿体。RT-qPCR的结果显示PvFAD7基因在南美油藤成熟叶和新叶中相对表达量最高,而种子中的表达量最低且两个不同时期种子中PvFAD7的相对表达量差异不显著。通过构建过表达载体pCAMBIA1301-PvFAD7并转化获得过表达PvFAD7基因的转基因阳性烟草植株,发现烟草种子亚油酸含量降低了6.40%,而α-亚麻酸、棕榈酸和含油量分别增加了0.87%、3.19%和18.09%。因此,PvFAD7为叶绿体型ω-3脂肪酸脱氢酶基因,在催化亚油酸合成α-亚麻酸的反应中发挥了一定的功能,但可能不是南美油藤种子中α-亚麻酸合成的主效基因。
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