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在我国甘蓝型油菜(Brassica napus)是一种重要的油料作物,更是食用油的主要来源,在食品、化工、能源等诸多领域中都有广泛的应用。由于油菜含有较多对人体有益的不饱和脂肪酸以及高蛋白等优点,近年来在食品保健领域的研发越来越受欢迎。然而,有许多限制因素影响油菜产量的提高,其中外源性因素菌核病(Sclertinia sclerotiorum(Lib.)de Bary)是油菜生产中最主要的一种限制因子,严重威胁着我国的油菜产量。除了外源病虫害之外,油菜本身内源性因素,如种子籽粒饱满度、萌发速度、含油量等也严重影响油菜产量的提高。提高油菜产量对于解决我国人口众多,土地面积有限,具有重要意义。GDSL脂肪酶作为一个重要的脂肪酶超家族,有研究报告显示GDSL脂肪酶在植物的逆境胁迫、种子萌发、幼苗建成和生理代谢等多方面发挥功能。本文主要初步研究了外源拟南芥AtGDSL1和油菜内源性BnGDSL1两个GDSL脂肪酶/酯酶基因在油菜中的生物学功能。通过生物信息学分析发现AtGDSL1和BnGDSL1蛋白都属于SGNH脂肪酶和酯酶超家族,两者的氨基酸序列相似性更是达到了85.99%,暗示它们可能具有相似的功能作用。进一步的研究发现两者在抵抗菌核病、提高种子萌发速率和含油量方面发挥着重要的作用。生物信息学分析还发现AtGDSL1和BnGDSL1均含有一段跨膜结构域,都属于亲水性蛋白,在N端有一段含有25个氨基酸序列的信号肽,可能分泌到细胞外。BnGDSL1具有脂肪酶活性已由本实验室闫素贞论文中证实过。为了验证AtGDSL1是否具有脂肪酶活性,我们构建了原核表达重组载体AtGDSL1-pGEX-4T-1,在大肠杆菌中诱导表达后,对分离纯化得到的重组蛋白进行脂肪酶活性测定,结果发现AtGDSL1能够水解脂肪底物,1mg AtGDSL1重组蛋白催化底物反应最多可积累7.2 mM产物,说明AtGDSL1确实是一个脂肪酶。实验中我们构建了AtGDSL1和BnGDSL1过量表达以及BnGDSL1抑制表达油菜植株来研究AtGDSL1和BnGDSL1在油菜中的生物学功能。首先,通过转基因植株离体叶片核盘菌接种实验,发现AtGDSL1在油菜中过表达后可显著增强油菜抗菌核病,BnGDSL1则对核盘菌没有显著效果。其次,我们发现AtGDSL1和BnGDSL1过量表达后,种子萌发速度显著提高,而BnGDSL1抑制表达植株种子萌发速度受到严重抑制。最后,通过近红外光谱分析含油量,发现相比于野生型油菜种子,BnGDSL1抑制表达植株种子的含油量则提高。本研究表明,通过调控GDSL转录水平可以提高甘蓝型油菜抗菌核病、种子萌发速度和含油量。本研究的开展有助于了解油菜抗菌核病的分子机理,为选育抗菌核病油菜品种提供基因资源。此外,种子萌发率和含油量的提高在油菜生产中具有重要意义。