紫蘇Pfgpat9基因的鑒定與功能分析

任文燕，郝月茹，李潤植，周雅莉，楊宏斌，王計平

(山西農業大學農學院， 太谷 030801)

紫蘇[Perillafrutescens(L.)Britt.]，又名香蘇、白蘇、赤蘇，為一年生自花授粉作物，是國家衛生部頒布的首批兼保健藥用、食用的60種植物之一[1-4]，在中國種植已經有2 000多年的歷史。紫蘇種子富含油脂，含油率可達46%～55%，油脂中含多種脂肪酸，主要包括亞麻酸(C18∶3)、油酸(C18∶1)、亞油酸(C18∶2)等不飽和脂肪酸[5]，其中人體必需脂肪酸α-亞麻酸含量高達55%～65%，比大豆等油料作物α-亞麻酸含量高出5倍左右[6]。

甘油三磷酸酰基轉移酶(glyceryl triphosphate acyltransferase，GPAT)是三酰甘油(triacylglycerol，TAG)生物合成的限速酶[7,8]，催化Kennedy途徑的第一步反應，主要將酰基從acyl-ACP或acyl-CoA轉移到甘油-3-磷酸(glycerol-3-phosphate，G3P)的sn-1位置上形成溶血磷脂酸(lysophosphatidic acid，LPA)[9-11]。目前已經在擬南芥中鑒定出10個gpat基因[12-14]，已有研究表明，擬南芥gpat9(Atgpat9)在TAG的生物合成中起直接作用[12,15]。Shockey等[16]研究表明，使用人工合成的miRNA使Atgpat9基因沉默，降低了擬南芥種子油含量。Singer等[17]發現Atgpat9在擬南芥發育葉片的極性脂質、TAG的生物合成以及花粉粒脂滴的合成中起重要作用。Jain等[18]將克隆到的紅花質體gpat基因轉化至擬南芥，轉基因擬南芥種子含油量比野生型增加了10%～21%。Miriam等[19]在酵母互補試驗中表達向日葵gpat9(Hagpat9) 基因，使酵母TAG總量增加，并且脂肪酸組分也發生了改變，表現在C16∶0和C16∶1脂肪酸的富集。目前，已經在擬南芥(Arabidopsisthaliana)[20]、甘藍型油菜(Brassicanapus)[21]、向日葵(Helianthusannuus)[22]等多種植物中克隆到gpat基因，并且異源表達該基因可以提高宿主組織的油脂含量。而關于紫蘇gpat9(Pfgpat9)基因的研究還未見報道。

本研究基于前期紫蘇轉錄組數據分析中獲得的高表達gpat基因的轉錄本，以‘晉紫蘇1號’發育前期(開花后20 d)的種子為試驗材料，利用RT-PCR技術克隆得到Pfgpat9基因完整的開放閱讀框(open reading frame,ORF)序列，并分析該基因在不同器官組織的表達特性。……