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油菜是世界上最重要的油料作物之一,也是我国国产食用植物油的第一大来源。油菜种子油脂积累的调控机制研究一直是油菜领域的重要研究课题。拟南芥与油菜同属十字花科植物,是研究油菜种子油脂积累的分子机制及其调控网络的理想模式材料。研究表明,转录因子和植物激素均可调控脂肪酸合成通路上关键酶基因的表达,在种子油脂积累过程中发挥重要调节作用。本研究旨在揭示MYB89转录因子和褪黑素对拟南芥和油菜种子脂肪酸积累的影响及其分子机制。主要研究结果如下:（1）AtMYB89的表达模式。烟草亚细胞定位结果表明AtMYB89定位于细胞核。通过荧光定量PCR、GUS染色和RNA原位杂交等技术,发现AtMYB89基因在根、茎、叶、花和种子中均有表达,尤其是开花后10到16天发育的种子中表达量较高。这些结果表明AtMYB89可能与种子脂肪酸积累过程密切相关。（2）AtMYB89抑制种子脂肪酸积累。AtMYB89的T-DNA插入突变体不同发育时期种子总脂肪酸含量和各脂肪酸组分含量均显著高于野生型Col-0。同时,在野生型Col-0中RNAi干扰AtMYB89同样导致种子总脂肪酸和主要脂肪酸组分含量显著增加。此外,在myb89-1中过量表达AtMYB89基因能够恢复突变体高种子脂肪酸含量的表型。转录组测序和荧光定量PCR结果共同表明AtMYB89调控At WRI1,At BCCP1和At L1L等一系列基因的表达。糖皮质激素诱导系统和染色质免疫沉淀技术结合荧光定量PCR进一步证实AtMYB89通过直接抑制At WRI1、At ENO1和At BCCP1等基因,间接调控At L1L、At HD-L和At ROD1等基因的表达来抑制种子脂肪酸的积累。（3）Bna C01.MYB89的表达模式。甘蓝型油菜基因组中Bn MYB89有两个拷贝,分别为Bna C01.MYB89（XP＿013728631.1）和Bna A04.MYB89（XP＿013746758.2）。从甘蓝型油菜中双11中克隆了Bna C01.MYB89,烟草亚细胞定位结果显示其定位于细胞核中。荧光定量PCR结果显示该基因在油菜ZS11的根、茎、叶、花和种子中均有表达,且在发育的种子中表达量较高,表明Bna C01.MYB89可能与种子脂肪酸等代谢物的积累相关。（4）Bna C01.MYB89抑制种子脂肪酸积累。在myb89-1突变体背景中过量表达Bna C01.MYB89能够将myb89-1突变体的高种子脂肪酸含量表型和油脂积累相关基因的表达完全恢复至野生型Col-0水平。这些结果暗示Bna C01.MYB89与AtMYB89在调控种子脂肪酸积累方面功能类似。（5）AtSNAT1和AtCOMT参与角果褪黑素的生物合成。褪黑素的含量测定结果表明单突变体snat1-1、comt-1和comt-2的角果中褪黑素含量显著低于野生型,而双突变体snat1-1 comt-1的角果中褪黑素含量均显著低于各单突变体。此外,检测回补转基因株系角果褪黑素含量,结果显示单突变体snat1-1和comt-1角果低褪黑素含量的表型可完全恢复至野生型Col-0水平。这些结果表明AtSNAT1和AtCOMT参与拟南芥角果褪黑素的生物合成。（6）AtSNAT1和AtCOMT的表达模式。烟草亚细胞定位结果显示AtSNAT1定位于叶绿体,AtCOMT定位于细胞质和细胞核中。GUS染色和荧光定量PCR结果表明AtSNAT1在野生型Col-0的根、叶和花中均有表达,AtCOMT在野生型Col-0的根、子叶和花中表达。此外,两者均在发育的种子中表达量较高。以上结果表明这两个基因可能参与种子代谢物的积累。（7）褪黑素抑制拟南芥种子脂肪酸和花青素积累。种子脂肪酸测定结果表明AtSNAT1和AtCOMT单突变体和双突变体成熟种子中总脂肪酸含量和花青素含量均显著高于野生型Col-0,其中双突变体成熟种子中总脂肪酸含量显著高于各单突变体,而comt-1、comt-2和snat1-1 comt-1成熟种子花青素含量间无显著差异,但均显著高于snat1-1。此外,检测回补转基因株系的角果褪黑素含量,结果显示AtSNAT1和AtCOMT均可将其对应突变体种子高脂肪酸含量和高花青素含量的表型完全恢复至野生型Col-0水平。另一方面,外源喷施褪黑素显著降低野生型Col-0,单突变体snat1-1和comt-1,双突变体snat1-1 comt-1成熟种子脂肪酸和花青素的含量,但外源喷施褪黑素后,突变体comt-1和snat1-1 comt-1种子花青素含量仍显著高于野生型Col-0和单突变体snat1-1。转录组测序和荧光定量PCR结果显示,褪黑素在种子发育过程中调节At WRI1、At BCCP1和AtCAC3等油脂合成基因以及At4CL1、AtCHI和At KAN4等花青素合成基因的表达。这些结果表明褪黑素通过调节脂肪酸和花青素生物合成相关基因的表达而分别抑制种子脂肪酸和花青素积累。同时AtCOMT在种子花青素积累过程中可独立于褪黑素发挥功能。（8）外源褪黑素抑制油菜种子脂肪酸积累。分别测定甘蓝型油菜自交系LXX1和LXX4对照组和褪黑素喷施组植株的成熟种子中脂肪酸含量,结果显示外源褪黑素喷施后,LXX1和LXX4植株的种子总脂肪酸含量均显著低于对照组。利用荧光定量PCR检测LXX1和LXX4植株对照组和褪黑素喷施组开花后28天的种子中Bn WRI1、Bn BCCP1、Bn CAC3和Bn MCAMT的表达量,发现这四个基因均被显著下调。这些结果表明褪黑素通过抑制Bn WRI1、Bn BCCP1、Bn CAC3和Bn MCAMT的表达而显著抑制油菜种子脂肪酸积累。综上所述,本研究主要揭示了MYB89转录因子和褪黑素在种子脂肪酸积累中的调控机制,明确了MYB89转录因子和褪黑素的下游基因,比较分析了甘蓝型油菜和拟南芥中MYB89和褪黑素在种子脂肪酸积累中的功能异同。这些发现不仅加深了我们对油菜和拟南芥种子脂肪酸调控机制的理解与认识,而且为通过生物技术手段实现油菜等油料作物高含油量育种提供了优异基因资源。