能源植物香叶树FatB基因cDNA全长的克隆及表达分析

能源植物香叶树FatB基因cDNA全长的克隆及表达分析

作者:师大云端图书馆 时间:2015-08-29 分类:期刊论文 喜欢:1675
师大云端图书馆

【摘要】香叶树CLinderacommunis)别名香果树,属樟科山胡椒属常绿阔叶乔木或灌木,广泛分布在我国南方,可作为园林绿化树种,具有改良土壤、保持水土等生态价值,果实和种子富含油脂,是提取月桂酸,生产生物柴油的良好原料,在我国华南、西南地区有着巨大的开发和应用前景。利用分子生物学技术,挖掘香叶树果实脂肪酸生物合成相关酶基因并进行功能鉴定,有利于香叶树品种改良与利用。在此之前香叶树的研究仅限于脂肪酸成分、生物柴油特性、育苗、挥发物、生态功能、造林等基础层面,分子生物学基础研究还是空白。脂酰-酰基载体蛋白硫脂酶(fattyacyl-ACPthioesterase,FAT)作为一类植物脂肪酸合成重要调控因子,与植物的脂肪酸的成分及积累息息相关。因此,本研究利用RT-PCR和RACE技术从香叶树的种子中克隆了脂酰-酰基载体蛋白硫脂酶B型(FatB基因),并进行序列生物信息学分析,对FatB基因进行组织特异性表达分析,构建原核表达载体、真核表达载体转化大肠杆菌和拟南芥进行功能鉴定,为将来充分利用这种野生能源植物奠定基础。通过这些研究得到以下结果:1)由于香叶树分子生物学研究的空白,且其种子中富含脂肪、多糖、多酚等次生代谢产物,RNA提取难度大,我们采用改良的CTAB法成功提取了香叶树种子RNA,可供后续分子生物学实验。2)比对其他物种的FatB蛋白序列,在保守区设计简并引物,利用RT-PCR和RACE技术首次克隆到香叶树脂肪酸酰基载体蛋白硫酯酶B类型(FatB)基因的cDNA,全长1788bp,开放阅读框长1260bp,基因命名为LcFatB,在NCBI的注册号为:KF543781。3)序列分析表明LcFatB基因编码419个氨基酸,氨基酸序列分子量为46.09kDa,理论等电点为6.48,LcFatB基因属于Acyl-ACP-TE家族,序列比对发现,LcFatB蛋白序列同其他物种的FatB相似性在61-73%,预测的三个保守催化活性位点为:315位的天冬酰胺、317的组氨酸和352半胱氨酸。FatB蛋白序列进化树分析表明LcFatB蛋白同加州月桂(Umbellulariacalifornica)的UCFatB、香樟(Cinnamomumcamphora)的CCFatB蛋白更相似。4)对LcFatB基因进行组织表达分析显示,LcFatB基因在香叶树的根、叶、茎、花、种子中都有表达,但是种子中具有最高的表达水平,另外LcFatB基因在香叶树开花后30d,45d,60d,75d和90d的种子中也都被检测到,但是花后75d表达水平最高。5)ChloroP1.1预测LcFatB蛋白有61个氨基酸长度的叶绿体转运肽,去除转运肽之后,将358个氨基酸的成熟多肽与原核表达载体pET-30a连接,转化到删除了脂酰辅酶A脱氢酶(fadE)基因的大肠杆菌表达菌株BL21(DE3),经IPTG诱导,SDS-PAGE分析发现在分子量40.5kDa处有预计大小的蛋白条带。气相色谱分析比较未转化和转化菌的脂肪酸成分发现,转化菌中C12:0占总脂肪酸含量的16.59%,是对照的3.68倍,C10:0也有较大增加,占总脂肪酸的6.28%。6)将LcFatB基因插入到植物双元表达载体pGreen-0029的多克隆位点,构建重组植物表达载体pGreen-LcFatB,冻融法转化到根瘤农杆菌LBA4404中,花絮侵染法转化拟南芥,经过50ug/mL卡那霉素抗性筛选和PCR鉴定,证实LcFatB基因已经整合到拟南芥的基因组中,并在35S启动子的作用下能够正常的转录和表达,气相色谱分析T2代转基因拟南芥种子脂肪酸组成,发现野生型种子种不存在的C12:0、C10:0脂肪酸,C12:0含量达到2.32mg/g,比野生型高了76.33倍,C10:0含量增加到0.99mg/g。
【作者】董树斌;
【导师】张志翔;
【作者基本信息】北京林业大学,野生动植物保护与利用,2014,博士
【关键词】香叶树;FatB;基因克隆;序列分析;原核表达;转化拟南芥;

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