农业生物技术学报

作者：尹苗, 王尧, 王壮琳, 胡婷, 陈树溦, 周雅莉, 邢志, 王计平, 李润植

单位：1 山西农业大学 农学院,太谷 030801; 2 山西省特用作物遗传和代谢工程研究中心,太谷 030801

关键词：紫苏,Δ9-硬脂酰-ACP脱氢酶(SAD),基因功能,遗传转化,不饱和脂肪酸,

基金：山西省基础研究计划(自由探索类)(20210302123418); 山西农业大学农学院育种工程重点培育项目(YZ2021-08); 山西农业大学校科技创新提升工程(CXGC2023048)

Δ9-硬脂酰-ACP脱氢酶(Δ9-stearoyl-ACP dehydrogenase, SAD)是植物体内不饱和脂肪酸合成积累的关键酶。为探究SAD在紫苏(Perilla frutescens)脂肪酸生物合成中的作用,本研究克隆了PfSAD3和PfSAD4基因,并对其进行生物信息学分析及功能验证。以'晋紫苏1号'种子为实验材料,分离得到PfSAD3 (GENE_023515)和PfSAD4 (GENE_042129)基因的全长序列,其ORF长度分别为1 173和1 116 bp;使用MEGA 11.0对PfSAD3和PfSAD4蛋白序列、拟南芥(Arabidopsis thaliana)及其他物种SAD序列构建进化树,发现PfSAD3与白头翁(Leucas cephalotes) LcSAD亲缘关系较近,PfSAD4与蓖麻(Ricinus communis) RcSAD亲缘关系较近。进一步构建酵母(Saccharomyces cerevisiae)表达载体pYES2.0-PfSAD3和pYES2.0-PfSAD4,分别转入野生型酵母INVSc1和缺陷型酵母BY4389中,结果表明, PfSAD3和PfSAD4过表达使酵母总脂肪酸及不饱和脂肪酸含量显著升高(P<0.05),并使缺陷型酵母恢复合成棕榈油酸(C16:1)和油酸(C18:1)的能力。通过添加外源脂肪酸分析PfSAD3和PfSAD4蛋白的底物选择特异性,结果表明,与PfSAD3相比,PfSAD4对C18:0更具偏好性,酶活性更强。将PfSAD3和PfSAD4基因在野生烟草(Nicotiana tabacum)中过表达来验证其功能,结果表明,转基因烟草叶片总脂肪酸及不饱和脂肪酸含量显著升高(P<0.05),与酵母实验结果基本一致。本研究为深入解析紫苏等油料作物不饱和脂肪酸合成的分子调控机制及利用基因工程手段培育富含油脂的油料作物新品系提供科学基础和分子靶标。

来源：2024年第11期

《农业生物技术学报》期刊编辑部

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