甘蓝型油菜 kelch motif ACBP4 基因克隆及其功能分析

Increasing the oil content and improving the fatty acid compositions are one of the main breeding project in Brassica napus. The acyl-coA binding proteins (ACBPs) bind acyl-coA esters and preserve the intracellular acyl-coA pool. Their significant implication in lipid metabolism, in plant development and stress response highlight their importance. In B. napus, researches on ACBPs were mainly focused on ACBP6. It would be of a great importance to analyze the function of these BnACBPs in B. napus. Thus, the aim of this project is to clone BnACBP4 and to perform the function analysis by using of overexpression and knock out techniques, and to analyze the effects of these genes on oil content and fatty acid compositions. The differentally expressed genes would be analyzed on the transgenetic materials in order to obtain the inner reasons why ACBP4 could lead to the change of oil content and fatty acid compositions.

提高含油量和改善脂肪酸组分是当前油菜育种的主要目标之一。酰基辅酶A结合蛋白（ACBPs）结合酰基辅酶A酯并维持细胞内酰基辅酶A库，它们在脂质代谢，植物发育和应激反应中都有重要意义。在模式植物拟南芥中鉴定了在大小和结构域上不同的四类ACBPs，而在甘蓝型油菜中，对ACBPs的研究主要集中在ACBP6；因此，在甘蓝型油菜中研究BnACBPs功能非常有意义。本项目拟首先从甘蓝型油菜中克隆酶BnACBP4，通过在油菜中超表达和敲除来研究该基因对油菜种子含油量和脂肪酸组分的影响；对获得的转基因株系进行转录组分析，通过研究差异表达基因参与的代谢途径而揭示ACBP4引起含油量和脂肪酸变化的原因。

酰基辅酶A结合蛋白(Acyl-coA binding proteins, ACBP)存在于许多物种中，并保持重要的生物学功能。在拟南芥中，发现了6个ACBP拷贝，据报道它们与多种功能有关，如膜的生物合成、脂代谢中酶活性和基因表达的调节、细胞信号传导、应激反应和抗病。ACBP4可通过蛋白质结构中存在kelch基序结构域来区分。早期研究报道其参与多种生物过程，如重金属结合。然而，之前尚未报告过ACBP4 对油脂合成的影响。作为一种能够改变种子中的油脂的胞质蛋白及其同源物ACBP6，ACBP4也可能改变种子中的含油量。甘蓝型油菜是世界第二大油料作物，与拟南芥有84%的同源性。本研究旨在分析甘蓝型油菜ACBP4 (BnACBP4)在种子性状中的作用。主要发现如下: (1) BnACBP4位于质体、内质网表面和质膜中。(2) BnACBP4基因在拟南芥中过表达，且表达水平随着胚胎发育而升高。(3)脂肪酸组成分析显示，C16:0、C18:0、C18:1、C18:2增加，转基因系的油分和蛋白含量分别增加2%和14.20%。(4)转基因成熟种子与野生型相比，长度增加7.85%，宽度增加2.51%，重量增加16.44%。(5) 差异表达基因分析表明在胚胎成熟发育后期，DEG的数目最多，而且大多数是下调表达。共鉴定出99个与种子发育相关的DEG。最显著的DEG与种子贮藏蛋白(ATS和CRUCIFERIN)和脂质转移蛋白有关。上调/下调的DEGs Log2FC倍数变化相当低，表明BnACP4可能对种子性状没有很大影响，证实了表型分析的结果。我们的研究完善了关于油菜籽粒ACBP4在种子表型中作用。尽管在转基因品系表型中检测到小幅变化，但已出现了关于其他功能的假设，今后应进行深入分析，敲除株系的表型应用于验证BnACBP4功能。

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