收藏本站
收藏 | 论文排版

溶血磷脂酸酰基转移酶2和5调控甘蓝型油菜种子油脂合成的功能研究

张凯  
【摘要】:甘蓝型油菜是重要的油料作物之一,菜籽油是食用植物油和工业用油的重要来源。然而,我国植物油大部分依赖进口。因此,解析油脂合成与代谢的调控机理并提高油菜含油量对于培育高质高产的油菜品种具有重要指导意义。本研究以调控TAG合成的关键酶——溶血磷脂酸酰基转移酶2和5(Lysophosphatidic acid acyltransferase,LPAT25)为研究对象,揭示二者对甘蓝型油菜种子油脂合成的调控机理。主要研究结果如下:(1)高效、便捷的甘蓝型油菜遗传转化体系的建立。将编码红色荧光蛋白的基因DsRed整合至六个植物表达载体,利用农杆菌介导的下胚轴遗传转化法依次侵染春性、半冬性、冬性油菜品种。在组织培养过程中,利用红色荧光蛋白的视觉筛选可以方便、快捷地挑选出带有红色荧光的愈伤组织和再生芽,其筛选效率平均达到59.9%,准确度平均达到96.1%。在214株再生的半冬性转基因株系中,阳性率为80%~100%。同时,通过视觉筛选技术也可以应用到转基因后代幼苗形成阶段,对子叶、胚轴、种皮、根的阳性筛选。这些都说明高效的遗传转化方法协同便捷的阳性筛选方式为高效获取转基因阳性株系提供极大便利。(2)异源四倍体油菜BnLPAT2和BnLPAT5基因的高效编辑。在异源四倍体甘蓝型油菜中,针对BnLPAT2和BnLPAT5基因分别构建四个单靶点和两个多靶点CRISPR-Cas9载体,成功敲除了这两个基因在A基因组和C基因组上对应的所有同源拷贝。这些靶位点处的编辑类型以碱基插入和碱基缺失为主,其中大部分为单碱基插入、单碱基缺失及大片段缺失,并且所对应的14个潜在脱靶位点均未检测到碱基编辑。Cas9在后代中还保留有较强的切割活性,说明CRISPR-Cas9介导的基因编辑的高效性。相比于野生型,T1代中突变体种子呈现不同程度的干瘪,且成熟种子中油体变大。Bnlpat2和Bnlpat5单靶点敲除突变株系中种子含油量分别下降了32%和29%,且多靶点敲除的双突变株系含油量平均下降了39%,这为在异源四倍体甘蓝型油菜或其它多倍体植物中同时敲除多个基因对应的多个拷贝奠定基础。(3)BnLPAT2与BnLPAT5基因促进种子含油量的提高。分别对BnLPAT2和BnLPAT5的超表达、RNAi和CRISPR-Cas9敲除的T3代转基因株系进行表型分析,BnLPAT2和BnLPAT5超表达株系中,种子含油量从38.3%上升到46.0%,而Bnlpat2和Bnlpat5突变株系中,含油量分别下降至26.8%和25.5%。且成熟种子中的总糖和总蛋白含量都与含油量呈负相关关系。成熟油菜种子显微结构显示,BnLPAT2和BnLPAT5超表达株系中的细胞明显变大,油体数量增加;而突变株系中细胞变小,油体数量变少且油体显著增大,蛋白体增多。这说明BnLPAT2和BnLPAT5基因对于提高种子含油量具有显著促进作用。(4)BnLPAT2与BnLPAT5基因调控种子油脂合成机理。对BnLPAT2和BnLPAT5超表达、干扰、敲除系的种子发育早、中、晚期分别进行转录组学分析,发现超表达株系种子发育进程在中、后期均滞后于突变株系;超表达株系中主要涉及脂肪酸和油脂合成相关的代谢途径,从而有利于种子油脂积累;而突变株系中主要涉及次级代谢产物合成以及各种生物胁迫相关的代谢途径,从而引起种子油脂降解。此外,BnLPAT2超表达系种子发育在三个阶段始终落后于BnLPAT5超表达系,且前者较后者更多地涉及到脂肪酸/脂质合成代谢和碳水化合物代谢相关的生物学途径;还发现BnLPAT2倾向于参与促进合成种子油脂,而BnLPAT5参与促进合成种子膜脂。这些结果说明BnLPAT2和BnLPAT5可促进碳源流向脂质合成,进而导致油脂差异性地调控种子油脂积累。综上所述,本研究建立了一种快捷、简便且高效的转基因阳性株系筛选技术,并且运用CRISPR-Cas9基因编辑技术在异源四倍体油菜中实现了高效的基因功能缺失突变。结合种子不同发育阶段的转录组学分析,解析了BnLPAT2和BnLPAT5对种子油脂积累的差异调控,为改良和培育高含油量油菜新品种奠定基础。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前17条
1 杨柳;冯韬;张振乾;邹玉良;谭太龙;;甘蓝型油菜光合基因的表达及其与含油量的关系[J];湖南农业大学学报(自然科学版);2019年03期
2 林宝刚;张冬青;丁厚栋;张尧锋;余华胜;华水金;邵美红;刘化宙;;甘蓝型油菜品质育种方法探讨[J];浙江农业学报;2016年12期
3 蒋美艳;孙超才;王伟荣;李延莉;杨立勇;周熙荣;刘曼;;高产高含油量甘蓝型油菜双低杂交种‘向农08’的选育[J];上海农业学报;2014年06期
4 伊淑丽;梁颖;代柳亭;谌利;柴友荣;李加纳;;高温对甘蓝型油菜籽粒后熟相关特性的影响[J];西南大学学报(自然科学版);2008年02期
5 陈钢,年夫照,王运华,徐芳森;硼、钼营养对甘蓝型油菜脂肪酸组分的影响[J];中国油料作物学报;2004年02期
6 ;我国育出高含油量甘蓝型油菜种质材料[J];中国农业信息;2009年05期
7 ;新疆育出高含油量甘蓝型油菜新品种[J];食品工业;2018年10期
8 ;新疆育出高含油量甘蓝型油菜新品种[J];科学种养;2018年10期
9 谌利,唐章林,张学昆,王瑞,殷家明,陈云坪,李加纳;甘蓝型油菜高油分育种初报[J];西南农业大学学报(自然科学版);2004年05期
10 何惠萍;;甘蓝型油菜双低高含油量恢复系017R的选育[J];贵州农业科学;2008年01期
11 陈玉萍,刘后利;甘蓝型油菜子油分的积累与某些生理变化关系的研究[J];武汉植物学研究;1995年03期
12 王利红;徐芳森;王运华;;硼钼锌配合对甘蓝型油菜产量和品质的影响[J];植物营养与肥料学报;2007年02期
13 昝亚玲;王朝辉;Graham Lyons;;硒、锌对甘蓝型油菜产量和营养品质的影响[J];中国油料作物学报;2010年03期
14 陈文杰;赵兴中;王灏;田建华;李殿荣;;不同甘蓝型油菜高含油量种质资源的脂肪酸成分分析[J];现代生物医学进展;2009年01期
15 王济人;王国槐;;甘蓝型油菜高油分的遗传改良[J];作物研究;2007年S1期
16 戚存扣,浦惠明,傅寿仲;甘蓝型油菜种皮色的遗传特性研究[J];江苏农业科学;1991年05期
17 甘功勋;魏竹琏;陆海梗;陈绍芬;;甘蓝型油菜含油量的初步研究[J];种子;1981年01期
中国重要会议论文全文数据库 前20条
1 王丽萍;陈文杰;赵兴忠;李敏;田建华;穆建新;;甘蓝型油菜籽品质分析及评价[A];中国作物学会——2015年学术年会论文摘要集[C];2015年
2 年夫照;石磊;徐芳森;胡承孝;王运华;;定期除硼胁迫对甘蓝型油菜青油10号产量、品质的影响[A];中国作物学会2006年学术年会论文集[C];2006年
3 张付贵;肖欣;胡继宏;李利霞;李洪戈;闫贵欣;伍晓明;;甘蓝型油菜耐镉相关性状的全基因组关联分析[A];2017年中国作物学会学术年会摘要集[C];2017年
4 李浩杰;蒲晓斌;张锦芳;蒋梁材;;抗衰老基因在甘蓝型油菜中的转化[A];全国植物分子育种研讨会摘要集[C];2009年
5 梅家琴;李加纳;钱伟;;虚拟合成物种法调查甘蓝型油菜C亚基因组的起源[A];2009年中国作物学会学术年会论文摘要集[C];2009年
6 许本波;李加纳;张学昆;王瑞;谢伶俐;柴友荣;;甘蓝型油菜类黄酮3'-羟化酶基因的克隆和功能验证[A];湖北省遗传学会、江西省遗传学会2006年学术年会暨学术讨论会论文摘要集[C];2006年
7 许本波;李加纳;张学昆;谢伶俐;柴友荣;;甘蓝型油菜查尔酮异构酶基因的克隆和表达研究[A];湖北省暨武汉市生物化学与分子生物学学会第八届第十七次学术年会论文汇编[C];2007年
8 柴靓;李浩杰;张锦芳;崔成;蒋俊;郑本川;蒋梁材;;一个甘蓝型油菜水孔蛋白的克隆及功能初探[A];中国作物学会油料作物专业委员会第八次会员代表大会暨学术年会综述与摘要集[C];2018年
9 白泽涛;何贻洲;黄军艳;程明星;曹慧慧;柯涛;刘胜毅;;甘蓝型油菜类甜蛋白基因家族成员的鉴定及起源分析[A];中国作物学会油料作物专业委员会第八次会员代表大会暨学术年会综述与摘要集[C];2018年
10 代其林;奉斌;刘婷婷;田霞;龚元亚;孙英坤;王劲;杜世章;;不同浓度的NaCl对甘蓝型油菜幼苗抗氧化物酶活性的影响[A];2009中国植物学会植物细胞生物学学术年会论文摘要集[C];2009年
11 陈玉峰;李云昌;梅德圣;李英德;徐育松;胡琼;;高含油量甘蓝型油菜遗传多样性分析[A];基因开启未来:新时代的遗传学与科技进步——湖北省遗传学会第八次代表大会暨学术讨论会论文摘要汇编[C];2009年
12 陈树忠;吉中贵;殷家明;唐章林;李加纳;;甘蓝型油菜与羽衣甘蓝远缘杂交初步研究[A];重庆市遗传学会第一届学术年会暨纪念孟德尔规律再发现100周年学术讨论会论文集[C];2000年
13 伍晓明;;甘蓝型油菜C亚基因组改良与规模化种质创新[A];2019年中国作物学会学术年会论文摘要集[C];2019年
14 孙欢;余青兰;赵志刚;;人工合成甘蓝型油菜杂种优势潜力分析[A];中国作物学会油料作物专业委员会第八次会员代表大会暨学术年会综述与摘要集[C];2018年
15 王汉中;杨向东;师竹娟;刘贵华;;甘蓝型油菜木质素的合成调控及其与抗菌核病和抗倒伏性研究[A];湖北省遗传学会、江西省遗传学会2006年学术年会暨学术讨论会论文摘要集[C];2006年
16 胡海兵;蒲晓斌;张锦芳;李浩杰;蒋俊;黄驰;郑本川;牛应泽;蒋梁材;;苯磺隆对甘蓝型油菜杀雄效果初步研究[A];中国作物学会50周年庆祝会暨2011年学术年会论文集[C];2011年
17 王学芳;田建华;董育红;关周博;张忠鑫;;紧凑型甘蓝型油菜产量潜力及高产结构研究[A];中国作物学会油料作物专业委员会第八次会员代表大会暨学术年会综述与摘要集[C];2018年
18 原玉香;蒋武生;张晓伟;耿建峰;高睦枪;栗根义;;人工合成甘蓝型油菜的花药培养[A];全国蔬菜遗传育种学术讨论会论文集[C];2002年
19 林良斌;熊兴华;祁永琼;董娜;;利用基因枪转化甘蓝型油菜小孢子的研究[A];中国的遗传学研究——中国遗传学会第七次代表大会暨学术讨论会论文摘要汇编[C];2003年
20 石淑稳;吴江生;周永明;;秋水仙碱对甘蓝型油菜离体小孢子胚胎发生的影响[A];中国植物生理学会第九次全国会议论文摘要汇编[C];2004年
中国博士学位论文全文数据库 前20条
1 张凯;溶血磷脂酸酰基转移酶2和5调控甘蓝型油菜种子油脂合成的功能研究[D];华中科技大学;2021年
2 陈军;利用高密度SNP图谱定位甘蓝型油菜含油量及角粒相关性状QTL[D];华中农业大学;2017年
3 冉莉萍;人工合成甘蓝型油菜的遗传和表观遗传变异分析[D];扬州大学;2017年
4 王力敏;甘蓝型油菜应答干旱胁迫的组学研究[D];华中农业大学;2017年
5 肖美丽;miRNA在甘蓝型油菜多倍体化过程中变化规律研究[D];西南大学;2015年
6 周清元;甘蓝型油菜新种质资源创建及其株型性状遗传分析[D];西南大学;2013年
7 王新发;甘蓝型油菜含油量的遗传与生态学研究及其杂种优势利用[D];中国农业科学院;2011年
8 李再云;甘蓝型油菜与诸葛菜的远缘杂交研究和诸葛菜的应用研究[D];四川大学;1992年
9 赵永国;人工合成甘蓝型油菜杂种优势与利用研究[D];中国农业科学院;2009年
10 王劲;甘蓝型油菜耐盐基因克隆及表达研究[D];复旦大学;2004年
11 高才华;甘蓝、白菜和甘蓝型油菜中串联重复序列的特征及其所在基因的功能分析[D];西南大学;2014年
12 朱斌;天然异源四倍体甘蓝型油菜中亚基因组的分离及互作[D];华中农业大学;2016年
13 陈健美;甘蓝型油菜2个细胞质雄性不育系的线粒体基因组研究[D];南京农业大学;2011年
14 邵玉娇;种内与种间非整倍性对甘蓝型油菜基因表达的扰乱[D];华中农业大学;2016年
15 宁露云;甘蓝型油菜化学诱导的雄性不育与细胞质雄性不育分子机理的比较研究[D];华中科技大学;2019年
16 栗茂腾;甘蓝型油菜新类型的创建和油菜亚基因组间杂种优势研究[D];华中农业大学;2003年
17 孔芳;芸薹属种间关系及其人工合成甘蓝型油菜早期世代蛋白质组学的研究[D];扬州大学;2010年
18 沈俊儒;甘蓝型油菜华油杂6号及其亲本的基因差异表达研究[D];华中农业大学;2005年
19 王效华;甘蓝型油菜根构型响应低磷胁迫的遗传变异和遗传传递研究[D];华中农业大学;2017年
20 周龙华;甘蓝型油菜脂肪酸合成抑制与消减因素的研究[D];浙江大学;2016年
中国硕士学位论文全文数据库 前20条
1 文均;甘蓝型油菜种子发育过程中油脂积累动态及关键基因的表达差异分析[D];西南大学;2017年
2 李玉琴;不同含油量甘蓝型油菜种子全蛋白及油体蛋白的双向电泳分析[D];郑州大学;2012年
3 陈钢;硼、钼、锌营养对甘蓝型油菜产量和品质的影响及其机理初探[D];华中农业大学;2004年
4 唐琳;青藏高原地区甘蓝型油菜油份积累潜势研究[D];中国农业科学院;2013年
5 常涛;甘蓝型油菜含油量差异机制初步分析[D];湖南农业大学;2020年
6 袁姜莲;甘蓝型油菜含油量和蛋白质含量相关基因的定位分析[D];西南大学;2017年
7 程嘉庆;西藏新型甘蓝型油菜表型多样性与杂种优势利用研究[D];西藏大学;2020年
8 邵铭泉;盐胁迫下甘蓝型油菜苗期生理和蛋白表达的分析[D];南京农业大学;2014年
9 张生萍;新型春性甘蓝型油菜开花相关基因的筛选及表达模式研究[D];青海大学;2017年
10 刘英春;甘蓝型油菜与萝卜远缘杂交的研究[D];西南大学;2014年
11 姜红林;甘蓝型油菜苯丙氨酸解氨酶及其抑制因子的研究[D];西南大学;2006年
12 陈家茜;基于机器视觉的甘蓝型油菜生长状态检测研究[D];武汉轻工大学;2021年
13 张付贵;全基因组关联分析发掘甘蓝型油菜耐镉候选基因[D];中国农业科学院;2017年
14 孔月琴;人工合成甘蓝型油菜的创建及其表观遗传分析[D];扬州大学;2015年
15 张星星;人工合成甘蓝型油菜的遗传多样性分析[D];四川农业大学;2013年
16 黄团;甘蓝型油菜人工合成种的创建及细胞学与分子标记分析[D];西南大学;2008年
17 王芹;甘蓝型油菜种子发育进程中油脂积累差异及关键基因表达[D];西南大学;2020年
18 程志强;西藏不同海拔和密度对早熟新型甘蓝型油菜农艺性状及产量的影响[D];西藏农牧学院;2021年
19 常世豪;新型甘蓝型油菜主要脂肪酸性状的筛选及其关联位点分析[D];华中农业大学;2017年
20 黄哲进;人工合成甘蓝型油菜苗期对干旱、盐胁迫的生理响应[D];扬州大学;2013年
中国重要报纸全文数据库 前20条
1 记者 郎花;我区育出高含油量甘蓝型油菜新品种[N];新疆科技报(汉);2018年
2 郎花 朱彤;新疆育出高含油量甘蓝型油菜新品种[N];粮油市场报;2018年
3 李筱霞;科学家找到甘蓝型油菜雄性不育新基因[N];中国科学报;2019年
4 本报记者 李晨;来华60年,甘蓝型油菜练成“半冬性”技能[N];中国科学报;2022年
5 记者 刘鹏 通讯员 陈芃;甘蓝型油菜可种植区域海拔提高200米[N];光明日报;2013年
6 楚良;武汉新菜籽含油量比去年高2.2%[N];粮油市场报;2008年
7 记者 宦建新 通讯员 李幼飞;我国利用基因技术提高油菜籽含油量[N];科技日报;2002年
8 记者 刘鹏 通讯员 陈芃;我科学家分离出春性甘蓝型油菜自主开花基因[N];光明日报;2016年
9 本报记者 沙莎;“油菜之父”李殿荣 再攀世界含油量之巅[N];陕西日报;2009年
10 通讯员 张夏讯 记者 梁均贵;我省油菜新品种含油量逾45%[N];湖北日报;2004年
11 黄文;我油菜含油量研究和育种水平世界领先[N];工人日报;2014年
12 记者 邵文杰;我国培育出高含油量油菜籽[N];光明日报;2002年
13 记者 叶辉;陈锦清育出含油量世界最高油菜新品系[N];光明日报;2003年
14 记者 刘自贤 通讯员 余波;油菜新品系含油量刷新世界纪录[N];湖北日报;2013年
15 记者 冯国 胡瑶;1斤油菜子可榨6两油,我专家有惊人收获[N];新华每日电讯;2009年
16 本报记者 缪翼;整粒压榨 含油量25.7%[N];农民日报;2016年
17 通讯员 余波;油菜新品系YN171含油量刷新世界纪录[N];粮油市场报;2013年
18 记者 黄明明 通讯员 余波;我国油菜含油量破世界纪录[N];中国科学报;2013年
19 记者 李松;含油量达50%左右,这株“不一样的油菜”育种藏密码[N];新华每日电讯;2022年
20 记者 李新龙通讯员 张夏讯;双低油菜含油量创新高[N];湖北日报;2007年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978