二酰甘油酰基转移酶(Acyl-CoA:diacylglycerol acyltransferase,DGAT)作为植物油脂三酰甘油(TAG)合成途径中唯一的限速酶,参与植物油脂合成及生长发育等重要过程。本研究利用生物信息学等手段对玉米(Zea mays L.)DGAT基因家族进行鉴定和功能研究。主要的研究内容包括:(1)在全基因组水平上对玉米DGAT基因家族进行筛选和鉴定,并对家族成员进行全面的生物信息学分析;(2)玉米DGAT基因家族响应非生物胁迫的表达分析;(3)玉米两个II型DGAT基因的全长克隆及其酶学功能验证。主要结果如下:1.本研究共鉴定分离5个玉米DGAT基因家族成员,其中包括两个I型DGAT:ZmDGAT1.1和ZmDGAT1.2;两个II型DGAT:ZmDGAT2.1和ZmDGAT2.2;以及一个III型DGAT:ZmDGAT3。玉米的DGAT1和DGAT2基因家族均含有多个跨膜结构域,而玉米DGAT3基因不包含跨膜结构域。2.系统进化分析结果显示:各个物种的DGAT1、DGAT2和DGAT3的蛋白序列分别与其他物种的I,II或III型DGAT聚类在同一个簇内;其中在不同的基因家族分枝之内,同家族的不同物种的DGAT蛋白根据高低等植物进行了进一步的划分,其中玉米被划分到单子叶植物分组内,玉米DGAT蛋白均与高粱表现出较近的亲缘关系。进化过程中,DGAT基因家族从藻类到单、双子叶植物的直系同源基因的内含子、外显子和功能区片段的长度和数目发生了不同程度的增减。3.蛋白保守功能区的研究表明:两个玉米DGAT1编码的蛋白均包含膜结合酰基转移酶类蛋白MBOAT功能域(PF03062,Membrane bound O-acyl transferase)以及与油脂积累相关的ARE1调控元件(alkane-responsive element one)。两个玉米DGAT2编码的蛋白均包含溶血磷脂酰基转移酶类基因家族所包含的LPAT(Lysophospholipid acyltransferase)保守结构域(又称MBOAT2),也是膜结合类蛋白功能域。DGAT1和DGAT2的功能域都集中在蛋白的N端,而玉米DGAT3编码的蛋白包含DGAT3中的细胞分裂类蛋白Zap A以及与铁氧还蛋白/硫氧还蛋白相同的铁氧还蛋白结构域。4.不同非生物胁迫条件下的表达分析结果表明,玉米根和叶片组织中的DGAT1和DGAT2基因在多种非生物胁迫条件下上调表达,表明玉米DGAT基因作为脂类代谢过程中的关键基因,参与了植物响应非生物逆境胁迫过程,而且玉米DGAT基因在不同时间点和不同组织位的表达有明显差异,表现出不同的趋势,说明玉米DGAT基因家族成员对多种非生物胁迫有响应,并且在响应非生物胁迫过程中可能发挥着不同的作用。5.本文对两个II型玉米DGAT2基因的编码区进行了全长克隆,分别连接到酵母表达载体pYES2.1中,经过验证的表达载体转化到酵母脂类合成突变体H1246菌株进行异源表达。结果表明两个玉米DGAT2基因的表达能够恢复酵母突变体形成脂类的表型,说明两个玉米DGAT2基因编码的蛋白具有合成脂类的酶学功能。