棉花lpaat基因的克隆与遗传转化

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1、密级:论文编号:中囯农业科学院学位论文棉花zPA4r基因的克隆与遗传转化CloningandGeneticTransformationofLPAATGeneinUplandCotton(GossypiumhirsutumLJ硕士研究生：马建江指导教师：于霁雯副研究员申请学位类别：农业推广硕士专业领域名称：作物培养单位：中国农业科学院棉花研究所中国农业科学院研究生院2015年5月密级:论文编号:中国农业科学院学位论文棉花LPAAT基因的克隆与遗传转化CloningandGeneticTransformat

2、ionofLPAATGeneinUplandCotton（GossypiumhirsutumL.）硕士研究生：马建江指导教师：于霁雯副研究员申请学位类别：农业推广硕士专业领域名称：作物培养单位：中国农业科学院棉花研究所中国农业科学院研究生院2015年5月Secrecy:No.ChineseAcademyofAgriculturalSciencesDissertationCloningandGeneticTransformationofLPAATGeneinUplandCotton（Gossypiumhi

3、rsutumL.）Candidate:MaJianjiangSupervisor:Prof.YuJiwenDegree：MasterofAgriculturalExtensionSpecialty:CropMolecularBreedingMay2015摘要棉花是世界上最重要的纤维作物和主要的油料作物，棉子是商品棉的主要副产物，约占子棉总产量的60%，棉子含油量占15.0%～48.7%。棉子油不仅能用于食品用油，而且能用于饲料加工等。TAG是棉子油脂的主要储存体，其合成途径中关建的溶血磷脂酸酰基转移酶（

4、LysophosphatidicAcidAcyltransferase,LPAAT）对棉子内油脂的积累有较大的促进作用。本研究通过对2个棉花材料棉子发育的14个时期胚珠样品进行脂肪酸成分的测定，及其中5个时期的胚珠样品进行粗脂肪含量的测定，发现油酸和亚油酸的积累模式在两种材料中有一定差异，且突变体材料5个时期的胚珠样品粗脂肪含量均高于野生型。溶血磷脂酸酰基转移酶是棉子脂肪酸合成过程中的关键酶，以雷蒙德氏棉（G.raimondii,D5）和亚洲棉（G.arboreum,A2）2个二倍体棉花中LPAAT基因

5、家族的生物信息学分析及结合本实验室的棉花胚珠的RNA-seq数据，从中分析并选取在胚珠中表达的一些GhLPAAT基因。以徐州142野生型为材料，从中克隆了棉花中的GhLPAAT5和GhLPAAT2.2并进行功能验证。取得的结果如下：1.通过对徐州142及其无绒无絮突变体14个时期的胚珠进行脂肪酸组成含量及5个时期的胚珠进行脂肪含量的测定，分析棉子发育过程中脂肪及脂肪酸组成的积累模式。发现两个材料的棉子从开花后20d到成熟这一阶段脂肪积累呈上升趋势，其中成熟种子含油量达到最高。2个材料棉子发育过程中先后有

6、8种脂肪酸成分出现，其中成熟棉子中油酸与亚油酸含量占脂肪酸总含量的72%左右，是棉子脂肪酸的重要组分。对棉子发育过程中各脂肪酸组成含量做相关分析发现徐州142中C18:1与C18:2呈一定正相关但不显著，而突变体材料中则呈极显著正相关。2.溶血磷脂酸酰基转移酶是油脂合成途径中的一个关键酶，它催化溶血磷脂酸转变为磷脂酸。本研究从雷蒙德氏棉和亚洲棉的基因组数据中得到17个LPAAT基因家族成员。利用生物信息学方法对二倍体棉花LPAAT基因进行基因结构，染色体分布以及系统进化分析，结果表明，LPAAT基因家族

7、根据亲缘关系的远近可以分为不同的亚家族，各亚家族中LPAAT基因具有相似的基因结构；LPAAT家族基因编码的氨基酸序列具有3个保守基序，其中包括了ΦFPEGTR-G结合位点和Φ-NHQS-ΦDΦΦ催化位点。基于陆地棉（G.hirsutum）材料不同发育时期的胚珠RNA-seq数据库和qRT-PCR表达分析，发现LPAAT基因可能对脂肪积累起到积极作用。本研究结果有助于了解棉属植物LPAAT基因家族的功能，以期从中选取一些LPAAT基因进行进一步功能验证。3.从徐州142材料中克隆出2个溶血磷脂酸酰基转移

8、酶基因GhLPAAT2.2和GhLPAAT5。其CDS序列长度分别为1164bp和1065bp，分别编码387和354个氨基酸。通过对两个基因所编码氨基酸序列的同源比对分析发现它们均含有F*EGT*和NHR***D保守结构域。对这两个基因进行表达载体构建并转化Col-0野生型拟南芥。关键词：棉花，LPAAT基因，表达载体构建，遗传转化，脂肪酸IAbstractCotton(GossypiumhirsutumL.)isthemostimpor