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Arid
白沙蒿FAD2基因家族克隆与功能研究及转基因苜蓿评价
缪秀梅
出版年2020
学位类型博士
学位授予单位兰州大学
中文摘要亚油酸(Linoleic acid,C18:2)是真核生物正常生长所必需的一种重要的多不饱和脂肪酸。脂肪酸去饱和酶2(FAD2)是催化油酸合成亚油酸的关键酶。荒漠灌木白沙蒿(Artemisia sphaerocephala Kraschen)富含亚油酸,其在种子中的含量高达83.45%,且26个AsFAD2构成目前植物中最大的FAD2基因家族。本研究在白沙蒿转录组测序的基础上,克隆了AsFAD2基因家族、对其功能进行研究,转化获得高脂肪、高亚油酸苜蓿株系,并对转基因苜蓿品质和抗性进行评价。主要结果如下:1、克隆得到21个AsFAD2基因的全长c DNA序列,其中有16个AsFAD2的氨基酸序列不同,且其在进化过程中具有高度的同源性和相对保守性。AsFAD2-1和AsFAD2-10基因分别属于种子特异型和组成型表达的基因,推测二者的高表达可能在白沙蒿高亚油酸性状形成过程中发挥主要作用。虽然AsFAD2家族成员对盐胁迫的响应不同,但基因家族总表达水平相对稳定,对白沙蒿适应盐胁迫发挥重要作用。2、对16个AsFAD2基因在酿酒酵母和拟南芥fad2突变体中进行功能验证,发现5个AsFAD2酶,即AsFAD2-1、-10、-15、-20和-23具有油酸去饱和酶功能。3、转AsFAD2-1和AsFAD2-10基因,分别获得46株和70株“中苜1号”紫花苜蓿转基因阳性植株。目的基因表达量分别是对照的12.8倍～676.6倍和1.27倍～1392.7倍;总脂肪酸、不饱和脂肪酸、亚油酸分别比对照提高0.19%～70.52%和1.17%～34.49%、1.58%～79.60%和4.92%～39.13%、14.18%～92.66%和20.51%～56.29%。其中AsFAD2-1-10和AsFAD2-10-39株系的总脂肪酸、不饱和脂肪酸、油酸、亚油酸和亚麻酸含量最高。4、转AsFAD2-1和AsFAD2-10显著影响了紫花苜蓿的农艺学和品质性状,AsFAD2-1和AsFAD2-10转基因苜蓿的地上生物量、叶茎比、株高、分枝数,分别比对照提高2.67%～69.77%和0.76%～171.83%、2.78%～55.90%和1.19%～49.83%、2.03%～39.62%和0.69%～39.05%、2.86%～80.95%和2.86%～42.86%;粗脂肪、粗蛋白、RFV分别比对照提高5.02%～54.65%和1.18%～106.83%、0.90%～29.68%和0.05%～26.14%、0.65%～29.15%和0.59%～22.56%。5、对96份转基因紫花苜蓿进行综合评价,获得8份优异材料:高脂、高亚油酸、高蛋白质和高产材料1份,高脂、高亚油酸和高蛋白质材料2份,高脂、高亚油酸和高产材料1份,高蛋白质、高相对饲喂价值和高产材料1份,高蛋白质和高产材料2份,高蛋白质和高相对饲喂价值材料1份。此外,因单个性状表现优秀,获得储备材料12份。6、盐胁迫下,AsFAD2-1和AsFAD2-10转基因紫花苜蓿的生长和光合能力均强于非转基因的对照植株,细胞膜受损程度轻于后者。随盐浓度增加,亚油酸含量均呈上升趋势,膜脂不饱和度均呈下降趋势,但转基因植株的膜脂不饱和度下降幅度低于对照植株。上述结果表明,转化AsFAD2基因的苜蓿具有更强的耐盐性,并且AsFAD2-1-10株系的耐盐性强于AsFAD2-10-39株系,表明基因家族成员间对耐盐性的贡献存在差异。
中文关键词白沙蒿 ; 脂肪酸去饱和酶 ; 亚油酸 ; 转基因紫花苜蓿 ; 综合评价
语种中文
国家中国
中图法分类号S793.9
来源机构兰州大学
资源类型学位论文
条目标识符http://119.78.100.177/qdio/handle/2XILL650/354754
作者单位兰州大学
推荐引用方式
GB/T 7714		 缪秀梅. 白沙蒿FAD2基因家族克隆与功能研究及转基因苜蓿评价[D]. 兰州大学,2020.
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