沙棘油脂合成关键基因GPD1和DGAT的克隆及功能验证

摘要：

[目的]沙棘是水土保持和防沙治沙的重要木本油料树种,种子油富含生物活性成分,种子含油率低是制约沙棘开发和利用的主要瓶颈.本研究通过克隆沙棘种子油脂合成关键基因GPD1(glycerol-3-phosphate dehydrogenase)、DGAT1(diacylglycerol acyltransferase 1)和DGAT2(diacylglycerol acyltransferase 2),并进行了拟南芥异源过表达,以期为高油沙棘培育提供科学依据.[方法]基于沙棘转录组测序结果,以沙棘种子cDNA为模板克隆HrGPD1、HrDGAT1 和HrDGAT2 基因,通过In-fusion连接技术构建pCAMBIA1300-mCherry表达载体,通过农杆菌介导法将表达载体转入农杆菌GV3101,采用农杆菌蘸花法获取过表达油脂合成关键基因的拟南芥植株.利用实时荧光定量qRT-PCR分析HrGPD1、HrDGAT1和HrDGAT2在转基因拟南芥中的表达情况,利用氯仿甲醇法对T2 代转基因和野生型的拟南芥进行含油量检测.[结果]通过PCR技术扩增得到了正确的HrGPD1、HrDGAT1 和HrDGAT2 基因序列,HrGPD1 全长 975 bp,编码氨基酸 324 个,分子量为 35.55 kDa,等电点为 5.36;HrDGAT1 全长 1 608 bp,编码氨基酸 535 个,分子量为 61.24 kDa,等电点为 8.84;HrDGAT2全长 993 bp,编码氨基酸 330 个,分子量为 37.21 kDa,等电点为 9.72.GPD1 蛋白序列中含有 1 个保守结构域,属于甘油-3-磷酸脱氢酶家族成员,与枣和桑树亲缘关系较近;DGAT1、DGAT2 蛋白序列中各含有 1 个保守结构域,属于膜结合O-酰基转移酶家族成员,DGAT1 与枣亲缘关系较近,DGAT2 与苹果和梨亲缘关系较近.通过农杆菌转化技术得到了稳定过表达HrGPD1、HrDGAT1 和HrDGAT2 的拟南芥株系.与野生型相比,过表达HrGPD1、HrDGAT1 和HrDGAT2 基因拟南芥T2 代种子的含油量分别提高了 5.09%、4.73%和 2.51%.[结论]克隆获得沙棘HrGPD1、HrDGAT1 和HrDGAT2 的全长cDNA序列并鉴定功能,发现HrGPD1、HrDGAT1 和HrDGAT2 可以提高转基因拟南芥的种子含油量,为沙棘高油品种的培育提供了基因材料,对沙棘种子产油量提升具有重要意义.

关键词：沙棘、油脂合成、关键基因、过表达、含油量

所属期刊栏目：43

分类号：S793.6(森林树种)

资助基金：国家自然科学基金;国家自然科学基金;国家自然科学基金;西藏中央引导地方项目;水利部沙棘开发管理中心项目;大连民族大学-西藏农牧学院联合基金

在线出版日期：2023-10-18（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共11页

页码：149-158,168