根据碳链的长度和不饱和键的位置及数量可将脂肪酸划成不同的种类,其中碳链长度≥20碳的脂肪酸被称之为超长链脂肪酸（Very-long chain fatty acid,VLCFA）。VLCFA在化学工业、食品药品加工以及能源领域等工业领域有着广泛应用,其主要来源于十字花科植物种子（如甘蓝型油菜）。充分了解种子中VLCFA的生物合成和积累途径,对于提高油料作物中VLCFA的含量具有重要的理论和实践意义。拟南芥和新型油料作物亚麻荠种子三酰甘油中含有约20%的VLCFA,是研究油料植物VLCFA积累机制的理想系统。为加快研究进程和提高表型鉴定的可靠性,本研究首先对种子脂肪酸组分和含油量的测定方法进行了优化,创建了一种脂肪酸组分和含油量快速鉴定的体系。在此基础上,探讨了调控底物含量、超长链脂肪酸延长酶（FAE）丰度和装配途径上关键的酰基转移酶对拟南芥、亚麻荠和传统油菜种子中VLCFA合成和积累的影响。本研究主要获得以下结果:（1）在优化种子甲酯化条件基础上,创建了一种利用可见荧光标记鉴定转基因T1代种子、对单粒T1种子脂肪酸组分和含油量直接定量的快捷方法（Single Arabidopsis Seed mini-Transmethylation,SAST）。在利用大批量种子多批次处理,确定了最佳甲酯化溶剂体系和反应条件为:在含有5%浓硫酸的甲酯化液中加入30%的甲苯,85℃反应2 h的基础上,建立了SAST方法体系为:在1.5 ml气相进样瓶中加入200μl上述甲酯化溶剂,采用标准化的反应条件和脂肪酸甲酯微量萃取方法,在进样瓶衬管中检测。利用该方法发现,拟南芥和亚麻荠同种材料种子间脂肪酸组分差异较小,可以采用单粒进行表型鉴定;种子个体间含油量差异较大,需要5-10粒混池测定。亚麻荠种子不同部位脂肪酸组成差异很大,不适合采用半粒法测定。（2）FAE1转基因共抑制是提高种子中VLCFA积累的主要瓶颈。在拟南芥野生型Col-0中过表达FAE1,在90%的株系中发生强烈共抑制,造成VLCFA大幅度降低。甘蓝型油菜（Brassica napus）的Bn FAE1和旱金莲（Tropaulum majus）的Tm FAE在拟南芥中表达、拟南芥FAE1在亚麻荠中表达,都会引起不同频率的共抑制,并且这种共抑制发生的频率和转基因与宿主同源基因碱基序列的相似性程度呈正相关。这种共抑制可在拟南芥rdr6-11突变体中有效解除。（3）拟南芥种子中FAE1的表达水平是VLCFA积累的限制因素,但底物油酸（18:1）的丰度不是。在fad2-1突变体、FAD2人工mi RNA沉默系和FAD2过表达共抑制系中,通过升高基于PC途径的18:1含量进而提高18:1-Co A的水平均不能有效增加超长链脂肪酸含量,这与之前的结论不同。当FAE1高表达时,超长链脂肪酸含量可提高60%。（4）FAE1可以催化从饱和脂肪酸到多不饱和脂肪酸等不同链长的多种底物,拟南芥种子中底物积累水平和FAE1丰度之间的平衡决定产物的种类和含量。在野生型拟南芥种子中,当FAE1高表达时不仅会提高20:1（碳链长度:不饱和键数量,下同）产物,其它饱和及多不饱和VLCFA,如22:1、20:0、20:2和20:3,也会随之提高积累水平。而当FAE1高表达时,通过种子特异沉默FAD2来增加底物18:1的水平,又可使产物趋于形成单一的20:1,20:1提升幅度可高达65%。在FAE1表达不变、FAD2敲除/沉默的株系中,增加18:1,虽未造成了20:1的明显变化,但会导致22:1的下降。说明在偏好底物充沛的情况下,延长酶的其它副延伸反应被抑制。这些结果表明,酶和底物水平之间的平衡是提高目标VLCFA产量的关键。（5）旱金莲具有合成三芥酰甘油的能力,为了探求对sn-2位具有芥酰偏好性的酰基转移酶,本研究对旱金莲的Tm LPCAT进行了功能分析。在拟南芥高芥品系（HE）和高芥酸甘蓝型油菜种子中过表达Tm LPCAT,可以提高三酰甘油sn-2位上芥酸含量,最高达40倍。在有限的3株亚麻荠Tm LPCAT转基因株系中,有两个株系中sn-2位芥酸提高不明显或未出现提升,仅有一株较野生型提升约60%。这些结果证明,旱金莲Tm LPCAT具有在三酰甘油的sn-2位偏好芥酸的功能,可弥补油菜中sn-2位不能有效结合芥酸的缺陷。（6）蒜头果MoDGAT2和旱金莲的Tm GPAT9在体内具有VLCFA偏好性。蒜头果三酰甘油的sn-2位上脂肪酸分析结果表明,神经酸不能在sn-2位有效积累,说明蒜头果中神经酸主要是积累在sn-1和sn-3位置上。蒜头果发育胚转录组分析发现,MoDGAT2高表达。拟南芥种子中特异表达MoDGAT2,可以部分互补dgat1突变体功能;在拟南芥高芥酸品系（HE）中,可以显著提高不同VLCFA的积累。此外,在野生型拟南芥中过表达旱金莲Tm GPAT9,可以提高VLCFA的含量和种子含油量。上述结果表明,通过调控超长链脂肪酸合成和积累途径上的关键基因,并根据其自身底物特异性,可以有效提高种子中目标超长链脂肪酸的含量。