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甘油脂是在甘油骨架上连接1、2或3个脂肪酸的化合物，包括复杂甘油脂（极性脂）和简单甘油脂（非极性脂）。在高等植物中，复杂甘油脂是细胞膜的主要构成成分，是决定细胞和细胞器结构与功能的重要化合物。简单甘油脂主要是三脂酰甘油(TAG)。TAG是植物的主要储存化合物，在植物的生长发育中发挥重要作用，同时，也是人类和动物主要的食物构成成分和可再生能源。因此，了解甘油脂的生物合成途径及其调控机理，对了解植物细胞膜的结构与功能，以及解决人类面临的粮食和能源问题均有重要意义。 磷脂酸(PA)是甘油脂生物合成的最初前体。溶血磷脂酸酰基转移酶(LPAT)催化以LPA和脂酰基-CoA为底物合成PA的反应，该反应是甘油脂生物合成途径中最关键的生化过程。本研究的目的是，通过在烟草中过表达拟南芥LPAT基因(AtLPAT2)，了解改变甘油脂的最初的生物合成过程对甘油脂生物合成途径的影响。本研究取得了以下重要结果: 1、获得了在野生型烟草(WT)和MGDG部分缺失突变体(m18)过表达AtLPAT2基因的转基因烟草(L-WT和L-m18)。m18是本实验室利用RNAi技术沉默MGDG合酶(MDG1)基因表达的一个烟草突变体。 2、与WT相比较，L-WT中的复杂甘油脂和简单甘油脂含量均显著增加，说明了AtLPAT2基因的过表达可以增加光合作用产物向甘油脂合成途径中的分配。 3、在m18中，由于MGDG的含量大幅度降低，导致了叶片中叶绿体和类囊体膜的减少。植株的绿色器官（叶片和花萼等）表现为淡绿色，植株矮小，叶片干重降低。L-m18植株的大小、叶片颜色和干重均与WT的相似，叶绿体和类囊体膜的形状和结构均趋向于WT。AtLPAT2基因的表达可以有效降低由于MDG1活性降低对类囊体膜建成的影响。 4、m18叶片中的膜脂（复杂甘油脂）含量比WT中的降低了54％，L-m18株系叶片中的膜脂含量比WT中的仅降低了11-28％，但是比m18升高了57-94％。结果说明了AtLPAT2基因的表达大幅度促进了膜脂的合成。 5、由于MDG1基因活性被部分沉默，m18叶片中的MGDG相对含量下降约50％，同时伴随着磷脂酰胆碱(PC)的增加。由于PC是除类囊体膜外其它膜的结构物质，因此，m18叶片中的膜脂含量的降低主要是由于类囊体膜脂含量的降低造成的。在L-m18烟草株系叶片中，AtLPAT2基因表达使MGDG含量比m18中的提高了约40％，同时伴随着PC含量的降低。由于AtLPAT2基因表达大幅度提高了MGDG的含量，促进了叶绿体和类囊体的建成，导致类囊体膜脂含量的上升。 6、烟草叶片有两种主要的MGDG分子，即在甘油骨架sn-2上连接一个十六碳三烯酸(C16∶3)分子，或连接一个亚麻酸(C18∶3)分子。前者通过原核途径合成，后者通过真核途径合成。与WT比较，m18叶片中的MGDG含量降低了50％，但是，C16∶3降低了74％，说明了MDG1的沉默导致MGDG含量的减少主要是通过降低了原核途径的活性实现的。L-m18叶片中的C16∶3的相对含量比WT降低了82％，比m18降低了31％。另外，L-WT叶片中的C16∶3含量比WT中有显著的降低。这些结果说明了AtLPAT2的过表达可以增强叶片甘油脂通过真核途径的合成。 7、烟草叶片中有两种主要的简单脂，即TAG和DAG。前者是储存脂，后者是PA合成甘油脂的中间产物。与WT比较，m18叶片中TAG和DAG分别增加了10倍和67％，说明了抑制MGDG合酶基因的表达可以增强简单脂在叶片中的积累。在生长了6周的L-m18叶片中，TAG含量较对照(m18)增加了27-67％。而在生长了8周的L-m18叶片中，TAG较对照均有不同程度的降低。在L-WT中，DAG和TAG均较WT有明显的提高。这些结果说明了AtLPAT2对DAG在复杂脂和简单脂合成途径中的分配有重要作用。 8、甘油脂含量在WT、m18、L-WT和L-m18的种子中均无显著差异，说明了AtLPAT2基因不参与种子甘油脂的合成。 上述结果表明，AtLPAT2基因在烟草叶片过表达可以显著促进甘油脂合成。由于AtLPAT2的过表达，促进了内质网膜上PA的合成，因此增加了DAG含量。较多的DAG会进一步增加叶片中甘油脂的合成，包括复杂甘油脂和简单甘油脂。另外，AtLPAT2的过表达还可以代替某些基因的功能，例如，在L-m18中，AtLPAT2的过表达可以有效地降低由于MGD1基因沉默对叶绿体和类囊体膜造成的影响，使得膜脂含量和叶绿体的结构等得到恢复。