检索历史 清除

摘要脂肪、蛋白质和碳水化合物是人类营养三大要素。如果在食物中长期缺乏脂肪，将引起严重的机能混乱并丧失劳动能力。植物油脂是人类在日常生活中取得脂肪的主要来源之一，对人体健康具有重大意义。植物油脂不仅被广泛用于人类饮食方面，而且是重要的工业原料，在制皂、橡胶、制革、染织、蜡烛、润滑油、合成树脂、化妆品以及医药等工业，均需要植物油脂作为原料。<br>　　 植物油脂的储存形式为三酰甘油(triacylglycerol，TAG)，对人类有着巨大的营养价值和经济意义。世界主要的油料作物包括大豆、棕榈、油菜和葵花籽等，其年产油量达到1亿吨，而且部分油料作物如油菜籽等的产油量更是逐年递增。这些作物所产的油主要用于食用及化工行业。而且随着化石能源的环境污染和资源日益匮乏，油脂在生物柴油方向的需求量也日益增加。<br>　　 植物油脂在未来的经济上的重要性及其可再生的优势非常明显，对未来能源及环境有着极其深远的意义。利用有限的土地资源增加植物油脂的产量是我们的目标，这可以利用转基因技术通过对油脂合成中关键酶基因的改造和优化从来增加油脂产量。研究表明，超表达油脂合成中的关键酶基因，比如甘油三磷酸脱氢酶(Glycerol-3-Phosphate Dehydrogenase，GPDH)，ACCase(乙酰辅酶A羧化酶)等能够提高植物中的油脂产量。因此我们将从油脂产量较高的马铃薯致病疫霉(Phytophthora infestans)和强壮前沟藻(Amphidinium carterae)中克隆这些相关酶基因，并将其中的甘油三磷酸脱氢酶(Glycerol-3-Phosphate Dehydrogenase，GPDH)基因转入酵母及模式植物拟南芥中，并成功验证了其功能。结果如下：<br>　　 (1)通过对已测序的马铃薯致病疫霉基因组的分析得到一个可能具有甘油三磷酸脱氢酶(PinGPDH)活性的基因序列，对其进行了进化树分析，发现其同源性和已克隆并验证功能的其它物种的GPDH有较高的同源性。进化树分析也证明其进化地位与拟南芥等植物相似，因而同源性也比较高。<br>　　 (2)在马铃薯致病疫霉中同源克隆到了这个甘油三磷酸脱氢酶的cDNA，命名为PinGPDH1。将其转入酵母不具甘油三磷酸脱氢酶活性的突变体△gpd1中，通过抗盐实验及其甘油含量测定证明其在酵母中行使了功能，具备甘油三磷酸脱氢酶活性。<br>　　 (3)将PinGPDH1转入瞬时表达载体pCambia1300GFP中，进行洋葱表皮瞬时表达。结果显示其在植物的胞质中表达，因而它是胞质内表达的基因。<br>　　 (4)分别构建了35s组成性启动子和Napin种子特异启动子的PinGPDH1表达载体，pCambia2300EC-PinGPDH1和pNapin-pinGPDH1。突变体中表达该基因，出现部分表型恢复，初步证明其可在拟南芥中正确表达。<br>　　 (5)同样的方法得到马铃薯致病疫霉中的一个可能的ACCase基因，命名为PinACCase1，分析并通过重叠延伸PCR技术得到大概3Kb的片段，其中包含其典型的ACCase的BC结构域。<br>　　 (6)对强壮前沟藻进行转录组测序，分析得到并通过5'-RACE克隆得到2个乙酰辅酶A羧化酶(ACCase)基因的5’片段，发现其具有ACCase的aecD结构域。用同样的技术还克隆到了4个甘油三磷酸脱氢酶3’端序列，通过比对，与已知功能的GPDH同源性较高。