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紫苏是一种食药同源的油料作物。紫苏种子含油量高达45-55%,其中α-亚麻酸(ALA,18:3Δ9,12,13)含量约55%-65%。ALA是一种健康有益型脂肪酸,在促进人体大脑发育和保护心血管系统等方面具有非常重要的作用。本研究采用分子克隆技术从紫苏发育种子分离三酰甘油（triacylglycerol,TAG）合成关键酶基因PfDGAT1（diacylglycerol acyltransferase 1）和PfDGAT2（diacylglycerol acyltransferase 2）,并分析这两个基因在紫苏不同组织器官和种子发育不同时期的表达谱。构建这两个基因的表达载体,并分别转化酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）和普通烟草（Nicotiana tobaccum,Sumsun NN（SNN））,以鉴定这两个基因的生物学功能。本研究将为深入解析紫苏油脂合成调控机制和油脂品质遗传改良提供科学基础。主要研究结果如下:1.基于紫苏转录组数据,鉴定获得PfDGAT1和PfDGAT2基因转录本。定量PCR分析显示,PfDGAT1和PfDGAT2基因在紫苏在根、茎、叶、花及不同发育时期的种子中均有表达,但表达模式存在差异。PfDGAT1和PfDGAT2基因表达模式在‘晋紫苏1号’和‘并紫苏1号’发育种子不同时期也有差异。它们在‘晋紫苏1号’开花后20 d和‘并紫苏1号’开花后10 d的种子中表达量最高。2.从‘晋紫苏1号’发育种子中分离到PfDGAT1和PfDGAT2基因cDNA克隆。PfDGAT1 cDNA序列全长1964 bp,开放阅读框（ORF）为1605 bp,编码534个氨基酸残基。PfDGAT2 cDNA序列全长1249 bp,开放阅读框（ORF）为990 bp,编码329个氨基酸残基。功能结构域预测显示,PfDGAT1和PfDGAT2蛋白分别具有PLN02401（diacylglycerol o-acyltransferase）和PLN02783（diacylglycerol o-acyltransferase）结构域,分属于MBOAT和LPLAT蛋白超家族中的成员。多序列比对和系统进化树分析表明,PfDGAT1和PfDGAT2蛋白分别与芝麻DGAT1和烟草DGAT2的亲缘关系最近。3.成功构建了紫苏PfDGAT1和PfDGAT2基因的酵母表达载体pYES2.0+PfDGAT1/PfDGAT2,并转入酿酒酵母TAG缺陷型菌株H1246,以进行酵母功能互补测验。用尼罗红染色转基因酵母细胞定性检测。薄层层析（TLC）分离转基因酵母合成的TAG。结果显示,PfDGAT1或PfDGAT2基因的超表达恢复了酿酒酵母突变株H1246合成TAG的表型,说明这两个基因编码的蛋白具有DGAT酶活性。转PfDGAT1或PfDGAT2的酵母总脂肪酸含量均显著提高。气相色谱检测脂肪酸组分显示,转基因酵母C16:1和C18:0含量比对照菌株显著降低,然而C16:0和C18:1含量大幅提高。4.分别构建PfDGAT1和PfDGAT2基因的植物过表达载体pCAMBIA1303（pCAMBIA1303+PfDGAT1/PfDGAT2）,并转入农杆菌GV3101。用阳性农杆菌侵染本氏烟草（Nicotiana benthamiana）叶片,以瞬时表达靶基因。与转空载烟草叶片相比,瞬时表达PfDGAT1或PfDGAT2的烟草叶片总脂肪酸含量均显著提高。C18:1和C18:3含量显著上升,然而C16:0、C18:0和C18:2含量明显下降。采用农杆菌介导的烟草叶盘法对普通烟草（N.tobaccum,SNN）进行遗传转化,经检测后获得阳性转基因烟草植株。总之,从紫苏发育种子分离获得了PfDGAT1和PfDGAT2 cDNA克隆,其编码的酶蛋白具有较高DGAT酶活性,可用于基因工程以改进油料作物种子油脂和植物营养器官油脂的产量和品质。