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我院谭小力团队揭示甘蓝型油菜LACS9的功能

编辑:袁卫家 时间:2023年01月09日 12:19 访问次数:

近日,Biotechnology for Biofuels and Bioproducts(原Biotechnology for Biofuels,中科院分区工程技术1区期刊)杂志在线发表了江苏大学谭小力研究员团队题为Overexpression the BnLACS9 could increase the chlorophyll and oil content in Brassica napus的研究论文。

甘蓝型油菜(Brassica napus)是我国国产植物油的第一大来源,占我国自产植物油的47%,在我国食用油供给中占有举足轻重的地位此外,菜籽油在化工、制药和生物能源领域的应用也在增加,具有巨大的经济价值和发展潜力。因此,提高种子的含油量对遗传学家和育种家来说非常重要,并已成为油料作物研究的主要课题

脂肪酸(FA)是所有细胞脂质(包括三酰甘油(TAG)、磷脂、糖脂、固醇和角质)的组成部分,是真核细胞的主要能量库,在正常植物生长和发育中起着重要作用。在叶绿体中,游离FA通过长链酰基CoA合成酶(LACSEC 6.2.1.3)转化为酰基CoA16:0 CoA18:0 CoA18:1 CoA),然后通过胞浆输出到内质网(ER),以生成TAG

在这项研究中,本课题组在甘蓝型油菜中鉴定了一个长链酰基辅酶a合成酶(LACS)基因BnACS9BnLAC9蛋白能够互补酵母突变菌株YB525缺乏LACS活性,这表明BnLAS9具有LACS功能。亚细胞定位表明BnACS9定位于叶绿体包膜烟草中BnLAC9的过表达可以增加叶片中的半乳糖脂质含量,同时增加叶绿素含量。在甘蓝型油菜中过表达BnLAC9,叶绿体基粒片层的数量叶绿素含量以及MGDGDGDG含量都比野生型增加而且,过表达植株的净光合速率、全株干重和种子含油量也有显著增加。同时,转录组分析显示,过表达BnLAC9的植株中,叶绿素合成途径和脂肪酸合成途径中的关键基因表达量都有上调以上结果表明BnLAC9可以通过调节叶绿体功能性脂质生物合成来影响叶绿体的生物合成,从而调节叶绿素的含量和提高光合效率,最终增加TAG的合成

该项目的开展不仅可以增加我们对叶绿素和脂肪酸生物合成途径提供了新的见解。同时研究结果也为植物农艺性状的改良提供了新的方向和理论依据。

我院谭小力研究员为论文的通讯作者,课题组朱克明副研究员为第一作者。西南大学的李楠楠教授也参与了部分研究工作。该项目得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金及江苏省农业科技创新基金等项目的资助。

1. 野生型NY12BnLAC9过表达植株的叶片和角果的叶绿素含量

2. BnACS9功能模型

        BnACS9位于叶绿体包膜中,可以促进脂肪酸乙酰辅酶A从叶绿体向内质网的转运。反过来,内质网中脂肪酰基辅酶A的增加可以促进叶绿体中半乳糖脂质的含量,增加类囊体层结构的数量,提高叶绿体中的光合效率,最终增加TAG的合成。


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