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本研究以麻疯树(Jatropha curcas L.)为材料,克隆了脂肪酸碳链延伸的三个关键基因JcKASⅠ、JcKASⅡ和JcKASⅢ,并将这三个基因转入拟南芥进行了功能验证。具体结论如下:
1.通过RT-PCR、3’RACE及5’RACE方法从麻疯树中克隆到JcKASⅠ、JcKASⅡ和JcKASⅢ三个基因的cDNA全长,在GenBank中进行了登录,登录号分别为DQ987699、DQ987700和DQ987701。三个基因在麻疯树基因组中都是以单拷贝形式存在。
2.JcKASⅠ、JcKASⅡ和JcKASⅢ三个基因的表达分析表明:三个基因在麻疯树不同组织中都有表达。但是,JcKASⅠ在发育初期表达量最高,后期表达量比较低;JcKASⅡ和JcKASⅢ的表达量随着发育期的增加而逐渐增高,后期表达量明显比初期表达量高。通过GC-MS分析不同发育期麻疯树种子脂肪酸组份含量的结果表明C16的含量随着发育期增加呈先增加后降低的趋势,C18的总含量则随着发育期增加而逐渐增加,在后期增加比较明显。该结果同三个基因在不同发育期的表达一致:JcKASⅢ作用于碳链延伸的最初阶段,为JcKASⅠ及JcKASⅡ直接或间接提供底物,从而表达量逐渐增高;JcKASⅠ主要作用于发育早期,从而造成了C16的含量先增加后降低的趋势;JcKASⅡ则主要作用于发育后期,使C18的总含量逐渐增加。
3.利用拟南芥种子特异启动子2S Promoter构建了JcKASⅠ、JcKASⅡ及JcKASⅢ三个基因的种子特异性表达载体,通过农杆菌介导转化拟南芥获得转基因植株。GC-MS分析转基因株系种子脂肪酸组份变化结果表明:在拟南芥中超表达JcKASⅠ,JcKASⅡ及JcKASⅢ三个基因都会影响其脂肪酸的合成,并使脂肪酸含量降低;除2-14及2-11株系外,C16:0及C18:0的含量都显著增加,C18:2、C18:3+C18:1的含量都显著降低;C20:1的含量变化不显著。结果表明本研究克隆到的KAS基因在脂肪酸碳链延伸过程中具有重要作用,通过超表达可以调控C16及C18脂肪酸的含量。
4.利用拟南芥种子特异启动子2S Promoter构建了JcKASⅠ、JcKASⅡ及JcKASⅢ三个基因的超表达载体及JcKASⅠ、JcKASⅡ基因的RNAi表达载体,利用农杆菌LBA4404介导的转基因方法转化麻疯树,现已分别得到抗性芽。
本论文通过对麻疯树中JcKASⅠ、JcKASⅡ及JcKASⅢ三个基因的克隆、表达分析及在拟南芥中的功能验证,表明JcKASⅠ、JcKASⅡ及JcKASⅢ三个基因在麻疯树脂肪酸碳链延伸过程中具有重要作用,在拟南芥中超表达这三个基因可以改变C16及C18脂肪酸的含量,为其在麻疯树及其它植物中的的应用打下了良好的理论及应用基础。