油菜長鏈脂酰輔酶A合成酶基因BnLACS9參與葉綠素的生物合成.pdf

1、葉綠素在植物的光合作用中具有重要的作用，它能夠吸收光能通過光合作用將光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能。本文報告了一個甘藍(lán)型油菜中的長鏈酯酰輔酶合成酶基因BnLACS9，它能夠通過影響葉片甘油脂合成所需的底物脂酰輔酶A的合成調(diào)控甘油脂的合成，影響葉綠體類囊體的結(jié)構(gòu)，進(jìn)而影響葉綠素的合成。蛋白序列比對表明BnLACS9與擬南芥的長鏈酯酰輔酶A合成酶基因AtLACS9具有高度的同源性。AtLACS9定位在葉綠體上，是主要的葉綠體LACS，AtLACS9與At

2、LACS1在擬南芥種子油脂合成中具有重疊互補的作用，但AtLACS9的擬南芥突變體與正常的植株沒有不同的表型。本研究發(fā)現(xiàn)過表達(dá)BnLACS9能增加TAG的含量，這與AtLACS9在擬南芥中的功能一致，而過表達(dá)BnLACS9能提高葉綠素的含量是一個新發(fā)現(xiàn)。
　　將BnLACS9基因?qū)氲絃ACS缺陷型酵母YB525中發(fā)現(xiàn)該基因能夠互補LACS缺陷型酵母的表型，說明該基因具有LACS的活性，是一個LACS家族基因。在煙草以及油菜中對該

3、基因表達(dá)的蛋白進(jìn)行亞細(xì)胞定位分析，結(jié)果表明該基因表達(dá)的蛋白位于葉綠體的外膜，葉綠體外膜是LACS催化脂肪酸形成脂酰輔酶A主要部位，說明BnLACS9可能參與脂肪酸的催化。在煙草葉片中過量表達(dá)BnLACS9，發(fā)現(xiàn)葉片中CoA、單半乳糖脂的含量增加，說明在煙草中BnLACS9發(fā)揮了其LACS的功能。甘藍(lán)型油菜中BnLACS9的表達(dá)模式分析表明BnLACS9主要在油菜的幼葉、花等脂合成比較旺盛的部位表達(dá)。在甘藍(lán)型油菜中過表達(dá)BnLACS9，葉

4、片葉綠體基粒片層數(shù)目、葉綠素含量提高。單半乳糖脂是葉綠體基粒片層形成的關(guān)鍵脂，薄層層析檢測葉片脂含量表明葉片的單半乳糖脂的含量明顯增加。
　　過表達(dá)BnLACS9甘藍(lán)型油菜的葉片轉(zhuǎn)錄本測序結(jié)果分析，表明過表達(dá)BnLACS9上調(diào)了脂酰輔酶A的合成，脂酰輔酶A作為脂合成的底物上調(diào)脂合成調(diào)控基因的表達(dá)，導(dǎo)致甘油脂含量的提高。甘油脂的含量增加，為葉綠體基粒片層膜的形成提供了足夠的原料，增加了葉綠體類囊體基粒片層數(shù)目。而葉綠素的合成發(fā)生在類

5、囊體基粒片層，因此在過表達(dá)BnLACS9的植株中葉綠素的含量提高。該結(jié)果表明:BnLACS9是脂質(zhì)合成過程的正調(diào)控因子，BnLACS9通過上調(diào)脂質(zhì)的合成，增加葉綠體基粒的片層數(shù)目，上調(diào)葉綠素的合成。另一方面，轉(zhuǎn)錄組的結(jié)果分析表明BnLACS9也上調(diào)了葉綠素合成過程的關(guān)鍵調(diào)控基因進(jìn)而促進(jìn)了葉綠素的合成。
　　葉綠素的含量與植物的光合作用速率、植株的干物質(zhì)積累有直接的關(guān)系。過表達(dá)BnLACS9的甘藍(lán)型油菜葉片凈光合速率、植株干重、種子