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β-酮脂酰-ACP合成酶II(KASII)在质体内催化16:0-ACP生成18:0-ACP,是植物细胞中决定16C和18C脂肪酸比例的关键酶,亦是植物油脂代谢工程一个重要靶标。栽培陆地棉(Gossypiumhirsutum Linn)是集纤维、油脂和蛋白质为一体的重要经济作物,其基因组为异源四倍体(AADD)。有关棉花GhKASII酶蛋白特性、基因结构及生物学功能的研究还未见详尽报道。基于陆地棉基因组数据,本文对棉花GhKASII家族进行全基因组鉴定,分析GhKASII家族各成员酶蛋白的理化特性和基因结构及系统进化,检测GhKASII基因家族各成员的时空表达特征,并通过异源表达鉴定各成员的生物学功能。研究将丰富对植物种子油脂生物合成及调控机制的认识,为应用基因工程改良棉花油脂品质及产量提供科学依据。主要研究结果如下:(1)陆地棉全基因组鉴定共获得21个GhKASII家族成员,酶蛋白质的氨基酸长度介于152～580 aa之间,分子量为62.34 kDa～16.67 kDa。酶蛋白可分为亲水稳定、亲水不稳定、疏水稳定、疏水不稳定等四种类型。组成酶蛋白的二级结构有四种形式,依次出现频率为:α-螺旋>无规则卷曲>延伸直链>β-转角,其中6个蛋白成员的α-螺旋结构比例超过50%。21个GhKASII蛋白成员均没有信号肽,绝大部分成员定位于叶绿体中。21个GhKASII成员系统进化树分析显示该家族可分为三个亚家族,即GhKASIIA、GhKASIIB 和 GhKASIIC。(2)以GhKASII家族基因的转录本序列为模板设计RT-PCR的引物,定量PCR检测各GhKASH成员在棉花根、茎、叶、花和胚珠等五个组织中表达谱。21个GhKASII基因成员中,有4个表达量极低,12个中等水平表达,5个成员在五个组织中均高量表达,且各成员的表达存在组织特异性。(3)进一步对五个高表达的GhKASII基因定量PCR分析显示,KASII8\KASII18、KASII21三个基因在花器官中表达量最高,KASII13在茎中的表达量最高,KASII20在叶片中的表达量最高。这五个基因表达量最低的组织分别为茎、叶、胚珠、根和胚珠,最高表达量分别是最低表达量的3.12、1.76、3.58、2.91和2.47倍,表达差异极显著。就五个基因的整体表达水平而言,表达量最高的是KASH13,表达量相对较低的是KASII8和KASII20,这两个基因表达量小于KASII13的50%之多。(4)分别分离五个高表达的GhKASII基因,并克隆插入中间载体pBluescript质粒。再分别将这五个GhKASII基因ORF序列连接到表达载体pCAMBIA1303-N质粒,其后转入农杆菌GV3101。用阳性农杆菌侵染本氏烟草(Nicotiana benthamiana)叶片,以期瞬时表达目的基因。GhKASII瞬间表达的烟草叶片用于萃取油脂和GC分析脂肪酸组成。结果显示,棕榈酸含量发生不同程度下降,硬脂酸含量则呈现不同程度上升,证明这几个GhKASII酶蛋白具有较高的KASII酶活性,在异源表达组织中能行使催化16:0生成18:0的功能。