甘蓝型油菜PGL3基因在籽粒油份积累中的作用

植物的油脂合成需要大量的NADPH参与,烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADPH)是还原型辅酶Ⅱ,NADP~+为NADPH的氧化状态,NADPH的重要来源之一是磷酸戊糖途径(PPP)。研究发现拟南芥中氧化磷酸戊糖途径(OPPP)第二步由PGL3基因(一种双靶向拟南芥6-磷酸葡萄糖酸内酯酶(6-PGL)催化,敲除PGL3基因会导致拟南芥胚胎发育停滞,目前在油菜中对该基因的功能研究很少。本研究以甘蓝型油菜为研究对象,以甘蓝型油菜J9707为受体材料,利用种子特异性启动子、组成型启动子和角果皮特异性启动子,分别构建载体驱动AtPGL3基因在油菜中的异源表达,利用CRISPR/Cas9技术成功创建了甘蓝型油菜BnaPGL3基因不同拷贝的突变体,主要研究结果如下:1.通过生物信息学分析初步确定AtPGL3基因在油菜基因组中存在2个同源拷贝,BnaA06g26920D、BnaC07g49660D,鉴于他们分别位于A06染色体和C07染色体,为了简化起见将其命名为ja6和jc7。2.通过CRISPR/Cas9技术构建了针对Imidazole ketone erastin研究购买2个同源拷贝ja6和jc7的单基因编辑和双基因编辑载体,通过油菜遗传转化和T0代阳性苗筛选得到单基因纯合突变体和双基因纯合突变材料。我们发现2个Bn PGL3基因的突变体材料成熟种子脂肪酸成分和野生型相比无明显差异,但是ja6+jc7双突纯合材料种子籽粒不饱满。3.利用种子特异性启动子GLY、组成型启动子UBI和角果皮特异性启动子P1Prostate cancer biomarkers00,分别构建了AtPGL3基因的三种表达载体,进行了转基因材料阳性筛选和后期表型鉴定。我们发现,三种启动子驱动AtPGL3基因表达的超表达材料在田间表型与J9707无显著差异,开花后15天、25天和35天的种子脂肪酸成分也无明显差异。超表达材料不同时期的种子和角果皮中的NADP~+和NADPH的含量与J9707相比具有明显差异,其中UBI-AtPGL3超表达材料中NADP~+和NADPH的含量比J97selleck MS-27507显著提高,株系UBI-B6-1种子含油量相对于对照增加了11.94%。三种超表达材料的种子蛋白质含量均下降。综上所述,本研究成功创建了甘蓝型油菜BnaPGL3基因突变体,研究了该基因调控种子油脂合成中的机理,初步探索了该基因在甘蓝型油菜中对提高种子含油量的贡献,为油菜高油育种提供新的理论基础和资源。