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油菜是重要的油料作物,是食用油的主要来源,同时也被应用于化工、能源等领域,提高油菜产量具有十分重要的意义,除传统的育种外,近年来人们也将目光放在通过构建转基因植株获得高品质油菜上。
脂肪酶在油菜的种子发育代谢以及油菜的生长发育发面都发挥着重要作用,GDSL脂肪酶家族是一个脂肪酶的重要超家族,目前的研究显示GDSL酯酶和脂肪酶在植物抗逆、植物生长发育和植物的生理代谢等方面发挥着重要作用。
本文主要初步研究了油菜GDSL家族的脂肪酶和酯酶基因BnGLIP的生物学功能。
我们对BnGLIP进行生物信息学分析,分析显示BnGLIP的氨基酸序列具有GDSL脂肪酶和酯酶家族的保守域,与CaGLIP1具有很高的同源性,暗示它们可能具有相似的作用,对于植物病原菌侵染具有抵抗作用。生物信息学分析还发现BnGLIP是一个跨膜的亲水性蛋白,具有一段含有25个氨基酸序列的信号肽,这对于后续的蛋白纯化具有指导意义。前期的核盘菌侵染实验发现当核盘菌侵染油菜叶片时BnGLIP会有所响应,利用荧光定量PCR分析BnGLIP在油菜不同组织中的表达模式发现BnGLIP在油菜的叶中表达量最高,叶片一般为植物病原菌侵染的主要部位。
为了进一步研究BnGLIP的脂肪酶活性,我们构建了BnGLIP的烟草表达载体,将其在烟草中表达,并对目的蛋白进行分离纯化,结果显示,每克鲜重的烟草叶片可分离纯化得到50μg重组蛋白,将纯化得到的重组蛋白进行脂肪酶活性测定,发现1mg蛋白催化底物反应最多可积累产物17.7 mM.
为了进一步研究BnGLIP在油菜中的功能,我们构建了BnGLIP的植物过量表达载体,并在油菜种表达,筛选得到了转基因植株,并对转基因植株的种子用近红外和核磁共振对种子品质进行分析,发现种子的含油量略有降低,而蛋白质含量升高。