燕麦(AvenasativaL.)与其他谷物在胚乳中积累淀粉不同,胚乳含有丰富的油脂,主要由三酰甘油组成。解析燕麦胚乳中油脂积累的特殊机制,对于未来利用高光效C4植物胚乳生产植物油具有重要的理论指导意义。三酰甘油的生物合成途径在油料作物模式植物拟南芥中已有了相对深入的研究,但参与该途径的正向调控因子仅有WRINKLED 1(WRI1)、FUSCA3(FUS3)、LEAFY COTYLEDON 1(LEC1)和 LEAFY COTYLEDON 2(LEC2)等少数被报道。本研究在分析不同燕麦品种的油脂积累特征的基础上,通过分析燕麦转录组数据,对在胚乳中高表达的WRI1和ABA INSENSITIVE 3(ABI3)开展了研究。此外,鉴于燕麦分子生物学研究相对滞后,本研究还对燕麦不同组织/器官中的内参基因进行了筛选和评价。本研究主要获得以下结果:(1)通过分析燕麦胚乳不同发育时期的多种脂类的积累模式,同时,通过将目前仅有的燕麦种子转录组与胚乳几乎不含油的小麦(Triticum aestivum)胚乳转录组和胚乳含油的双子叶植物蓖麻(Ricinus communis)胚乳转录组进行比较,结合对基因表达模式和组织特异性的分析,筛选出WRI1和ABI3,作为可能参与燕麦胚乳油脂积累调控的转录因子。(2)从异源六倍体燕麦的种子转录组中筛选了拷贝数不同的11个候选内参基因,在来自燕麦多组织/器官的18份样品中进行实时荧光定量PCR试验。通过ΔCt、geNorm、Normfinder和BestKeeper等四种算法对上述内参基因的稳定性进行评估,确定了 EIF4A和HNR的组合、HNR和四拷贝UBC21的组合、EP和EF1A的组合以及EIF4A和HNR的组合分别是全部样品组、幼苗组、种子组和胚乳组中的最优内参基因组合。通过对AsPKP1的表达模式分析进一步验证了最优内参基因组合的准确性和可靠性。(3)在燕麦胚乳和蓖麻胚乳中分别获得了三条燕麦WRI1基因(AsWRI1a、AsWRI1b和AsWRI1c)和一条蓖麻WRI1基因,比较了它们与其他多物种中的WRI1同源基因在基因结构和进化关系上的异同。在拟南芥种子和烟草BY2细胞中过表达这四个来自富油胚乳的WRI1基因,均能造成三酰甘油含量的提高,并成功激活了拟南芥发育种子中WRI1下游基因的表达。在胚乳富油的燕麦品种中,WRI1的同源基因有功能且高表达,它可能是决定燕麦和其他作物在胚乳油脂积累方面存在差异的关键调控因子。(4)由于ABI3在植物油脂积累中的功能尚未阐明,本研究首先将诱导型启动子操纵的ABI3分别在烟草BY-2细胞和拟南芥中过表达,经过诱导后的烟草细胞和拟南芥莲座叶都比未经诱导的组织含油量大幅提高,由此直接证实ABI3确实参与了油脂合成。为进一步确定ABI3对油脂积累的独立作用,在fus3敲除突变体的莲座叶中诱导过表达ABI3,仍能使三酰甘油含量提高三倍。转基因莲座叶转录组和实时荧光定量PCR分析同时显示,在FUS3缺失的情况下,某些油体蛋白和油体钙蛋白等脂滴蛋白基因的表达被ABI3上调,同时,WRI1的表达量也有一倍左右的提高。本研究对燕麦胚乳富油机制进行了系统性地研究,初步阐明了胚乳油脂积累的代谢及基因表达特征,筛选并检验了燕麦多组织/器官中的内参基因,证明了基因结构不同的三个燕麦胚乳WRI1对油脂积累的功能,首次确证ABI3在植物油脂积累中的新功能,主要是独立通过上调脂滴蛋白基因和WRI1的表达来激活油脂积累。本研究为进一步全面了解燕麦胚乳的油脂积累机理奠定了基础,也为油料作物的分子育种和作物改良提供了重要的理论依据。