AP2转录因子属于AP2/ERF超家族,参与调节植物生长发育的各种生物学过程,以及对生物和非生物胁迫的响应.然而,关于紫苏(Perilla frutescens)AP2转录因子家族的研究未见报道.在本研究中,从紫苏基因组中鉴定到18个AP2家族成员,使用生物信息学方法分析了基因结构、保守基序和顺式作用元件.WRINKLED 1(WRI1)是许多植物物种中脂质生物合成的关键调节因子,在油脂合成过程中发挥重要调控作用.通过序列比对发现其中1个成员与AtWRI1序列高度同源,含有2个保守的AP2结构域,命名为PfWRI1.结合转录物组数据分析了 PfAP2家族基因在紫苏不同组织和种子发育不同阶段的表达水平,结果表明,PfWRI1仅在紫苏种子中高表达,暗示Pf-WRI1 可能与种子的发育过程有关.进而构建植物过表达载体pCAMBIA1303-PfWRI1,通过农杆菌侵染技术转化野生型(Col)以及突变体(wri1-1)拟南芥,分别获得过表达和回补株系.结果表明,相比于Col,PfWRI1的表达导致拟南芥种子含油率提高了 8.90％～13.57％,并促进转基因拟南芥种子中油酸(C18:1)和亚油酸(18:2)的积累,减少棕榈酸(C16:0)、花生酸(C20:0)和花生一烯酸(C20:1)的积累.此外,外源PfWRI1基因的表达增加了糖酵解和脂肪酸生物合成相关基因At-PKP-α、AtPKP-β1、AtBCCP2、AtSUS2和AtLIP1的表达.综上所述,PfWRI1可能通过与上述基因互作,增加不饱和脂肪酸含量来促进油脂积累.

[目的]脂肪酸转运蛋白(FAX)可介导植物细胞内脂肪酸从质体向外运输,在植物生长发育及响应非生物胁迫等方面发挥重要作用.研究陆地棉FAX家族基因及功能分析,为明确陆地棉油脂积累的分子机制和油脂代谢工程提供新思路.[方法]从全基因组水平对GhFAX基因家族进行鉴定,并对GhFAX1 蛋白进行亚细胞定位,通过酵母与烟草遗传转化对GhFAX1进行功能验证.[结果]在陆地棉基因组中共鉴定到 12 个GhFAXs基因,家族各成员间具有相似的基因结构及蛋白理化性质.序列比对分析发现,GhFAX蛋白仅有少数氨基酸在进化中高度保守,暗示其对功能的重要性;进化树分析表明,GhFAXs基因与亚洲棉、雷蒙德氏棉的亲缘关系较近.转录组数据表明,GhFAXs可能参与陆地棉响应逆境胁迫的调控过程.通过实时荧光定量PCR发现,GhFAX4 在花中表达较高,说明其参与花粉发育过程;GhFAX9 在茎中表达较高,GhFAX1 在陆地棉各个组织表达量均较高.选择GhFAX1进行亚细胞定位分析,证实GhFAX1定位在质体中.构建GhFAX1载体,使GhFAX1在酿酒酵母中过表达,结果显示,GhFAX1 过表达酵母总脂提高了 3.53%.底物偏好性试验显示,GhFAX1 对C16:0 具有选择性.通过烟草遗传转化,培育GhFAX1过表达烟草.结果显示,过表达烟草叶绿素提升了 13.24%,荧光参数NPQ提高 14.17%,Fm提高 34.94%,F0 降低 35.28%;叶片总脂肪酸提高了 5.2%,种子总脂肪酸提高了 6.52%;种子的千粒重增加了近 19.1%;同时蛋白含量显著下降.[结论]GhFAXs提高了酵母与烟草的含油量,参与质体中棕榈酸的转出,使蛋白合成途径上的碳源流向油脂合成途径.

圆红冬孢酵母(Rhodotorula toruloides)是一种能够天然合成多种类胡萝卜素和油脂的非模式酵母.该菌能够利用各种廉价原料,耐受甚至同化利用多种有毒木质纤维素水解副产物.目前,该酵母被广泛用于微生物油脂、萜烯类化合物、各种高价值酶、糖醇和聚酮化合物的生产研究.鉴于其广阔的工业应用前景,研究人员对其开展了多维度的理论和技术的探索,包括基因组、转录组、蛋白组、遗传操作平台等.本文着重阐述近年来圆红冬孢酵母的代谢工程和天然产物合成的研究进展,并展望其细胞工厂构建中面临的挑战和可能的应对决策.

多不饱和脂肪酸属直链脂肪酸,是机体生物膜的关键结构组分,它可以调控糖脂代谢及激素代谢,具有促进发育、提高免疫力和预防疾病等多种益生功能,对机体健康具有十分重要的作用.因此,多不饱和脂肪酸在食品、医药和饲料等多个领域均表现出重要的应用价值和广阔的开发前景,市场需求持续上升.与传统的海洋生物提取法相比,微生物合成法具有生产周期短、工艺简单、对环境友好等优势,近年来利用微生物细胞工厂生产多不饱和脂肪酸等微生物油脂逐渐成为科学界和工业界的研究热点和发展趋势.解脂耶氏酵母作为一种非常规产油酵母,因其具备高产油脂和脂肪酸的天然能力,因此成为了代谢工程改造微生物生产多不饱和脂肪酸的首选底盘细胞之一.本文首先介绍了多不饱和脂肪酸的来源及其天然合成途径;然后总结归纳了当前利用代谢工程策略改造解脂耶氏酵母生产多不饱和脂肪酸的研究现状;最后对利用解脂耶氏酵母细胞工厂生产多不饱和脂肪酸存在的主要瓶颈问题和未来发展趋势进行了探讨,期望为未来高效合成多不饱和脂肪酸微生物细胞工厂的构建提供理论支持与思路.

为探讨核桃SnRK1 蛋白激酶对种子油脂合成与积累的调控机理,本研究以'香玲'核桃种仁cDNA为模板,克隆分离得到SnRK1 蛋白激酶α亚基的一个编码基因JrSnRK1α1.1,其CDS序列全长为 1 539 bp,编码 512 个氨基酸.构建植物超表达重组载体PBI121-JrSnRK1α1.1,转化并获得了超表达核桃JrSnRK1α1.1基因的拟南芥株系J-1、J-2 和J-3.与野生型拟南芥相比,转基因植株表型无明显差异.采用数码显微镜对转基因拟南芥株系种子进行观察,结果显示,相对于野生型,转基因拟南芥株系的种子瘪小、表皮皱缩;株系J-1、J-2 和J-3 瘪小种子占比分别为 43.69%、60.80%和 45.87%,显著高于野生型WT(8.43%);种子的千粒重比野生型降低了 27.95%-29.32%,差异显著;种子平均粒长和粒宽也显著变小;因此JrSnRK1α1.1 可能参与了种子的发育进程.进一步对种子的粗脂肪含量进行测定,结果表明,与野生型相比,转基因拟南芥株系J-1、J-2 和J-3 的种子粗脂肪含量显著下降,分别比野生型下降 9.66%、23.86%和 17.61%.荧光双分子试验结果表明,核桃JrSnRK1α1.1 与油脂合成关键转录因子JrWRI1 互作.综上所述,超表达核桃JrSnRK1α1.1 对拟南芥植株生长发育影响不明显,显著影响了拟南芥种子的发育,负调控种子油脂的合成与积累过程.

该研究利用组学方法从续随子(Euphorbia lathyris)基因组数据库中鉴定出续随子溶血磷脂酸酰基转移酶(lysophosphatidic acid acyltransferase,LPAT)家族基因,并对其基因结构、蛋白理化性质、进化关系进行生物信息学分析,利用qRT-PCR等技术对该基因家族的时空表达特性进行分析,以探讨ElLPAT 家族基因在调控种子脂肪酸生物合成中的作用.结果表明:(1)从续随子基因组共检测出5 个LPAT 家族基因,分别命名为ElLPAT1～5;ElLPAT1～5 基因编码氨基酸长度介于237～388 aa之间,理论等电点在6.23～9.56 之间.(2)系统进化分析显示,5个ElLPATs蛋白分别属于3 个亚类,其中ElLPAT1 属于1 型LPAT,ElLPAT2 和ElLPAT3 属于2/3 型LPAT,ElLPAT4 和ElLPAT5 属于4/5 型LPAT.(3)实时荧光定量qRT-PCR结果显示,5 个ElLPATs 基因在续随子不同组织中均有表达,ElLPAT1 和ElLPAT4 在各组织中表达量较低;ElLPAT2 在各组织中表达量较高,且在种子中表达量最高.研究推测,ElLPAT2 在续随子种子油脂合成代谢过程中可能发挥重要作用.

脂肪酸作为烟草中一类重要的化合物,对烟草的生长发育及烟叶的品质风格有重要的影响.近年来,脂肪酸代谢也被证实参与了烟草抗逆性的形成.烟草种子富含油脂和各类脂肪酸,随着烟草种子发育,亚油酸、油酸和棕榈酸含量不断增加,可作为一类潜在的生物质能源加以开发利用.在烟草叶片的生长发育过程中,脂肪酸含量逐渐升高,开花时达到最大,随烟叶成熟衰老而逐渐降低,同时饱和脂肪酸逐渐转变为不饱和脂肪酸.烟叶中、下部叶片脂肪酸含量高于上部烟叶,栅栏组织中高于海绵组织中.此外,基因型以及光照、温度、地理因素、施肥、烘烤方法、机械伤害等环境因素均显著影响烟叶内脂肪酸的组成、含量及其脂肪酸生物合成和代谢关键酶活性和基因表达.低温锻炼可显著提高烟叶内多不饱和脂肪酸含量,降低饱和脂肪酸含量,提高烟叶的耐冷性.通过基因工程手段在烟草中过表达脂酰-ACP去饱和酶、酰基载体蛋白、脂肪酸去饱和酶及脂肪酸脱氢酶等基因可有效提高烟草内不饱和脂肪酸的含量,增强烟草在干旱、高温、强光等非生物胁迫环境下的抗逆性.基于以上结果,提出未来的研究方向,旨在为该领域的研究提供理论和实践指导.

为了解循环酶解过程对玉米秸秆酶解糖化的影响及循环酶解液对隐球酵母SCTCC300292发酵产油脂的影响,通过HPLC检测玉米秸秆循环酶解液的糖组分及含量,比较菌株SCTCC300292利用循环酶解液及同等糖浓度合成培养基的油脂发酵效果.结果显示:蒸汽爆破玉米秸秆的循环酶解过程使酶的添加量降低了40％,前5轮酶解液的糖组分和含量基本一致,葡萄糖、木糖和阿拉伯糖的平均含量为33.63 g/L、10.55 g/L和4.02 g/L,最后一步酶解虽然不添加新的酶和底物仍继续产糖,整个酶解过程的糖转化率由74.84％提高至82.32％,糖得率由479.4 g/kg提高至527.36 g/kg,且产糖速率较高约2.20 g L-1 h-1.菌株SCTCC300292利用玉米秸秆的循环酶解液完成了6轮油脂发酵,前5轮发酵的生物量、油脂产量和油脂含量基本一致且平均值分别为10.84 g/L、5.08 g/L和46.86％,其最终油脂得率提高至54.6 g/kg.本研究表明快速循环酶解过程可促进玉米秸秆的彻底水解并降低生物转化成本,可为进一步实现高效、经济、环保的生物炼制提供参考.

选择我国3种传统木本油料作物油茶(Camellia oleifera)、核桃(Juglans regia)和文冠果(Xanthoceras sorbifolium)以及3种新兴木本油料作物油用牡丹(Paeonia suffruticosa)、星油藤(Plukenetia volubilis)和元宝枫(Acer truncatum),从种质资源概况、脂肪酸组成、活性成分以及油脂合成代谢的分子生物学等方面进行了详细综述.文章旨在引导国内生产者因地制宜地种植木本油料作物,从而发挥木本植物油的优势,补充草本油料供给不足.同时,在资源保护的前提下,增加我国植物油供给量,丰富人们的营养来源和提高健康水平.该文还分析了我国木本油料作物利用中存在的问题,为进一步开发利用木本油料作物指明了研究方向.

油茶(Camellia oleifera)是我国大力推广的优质油料树种.本研究分别取花后150和170 d油茶果实,比较新鲜提取、自然晾晒及不同光质晾晒后种仁含油率及脂肪酸含量,旨在为合理采收处理提供科学依据.结果表明,晾晒能够显著提高花后150 d油茶种仁出油率,其中'华鑫'种仁出油率的增加达5.35%.覆盖蓝色膜晾晒最有利于花后150 d的'华硕'油茶油脂采后合成,种仁出油率高达52.42%.晾晒对花后170 d油茶种仁出油率影响不大.无论晾晒与否,脂肪酸成分不变,花后170 d较花后150 d油茶种仁中硬脂酸和油酸含量均有增加,但是品种间差异不显著.