拟南芥DGAT1基因调控脂类代谢途径的细胞学机制研究

【作者】 白玫； 吴鸿； JitaoZou；

【机构】 华南农业大学药用植物研究中心； Plant Biotechnology Institute-National Research Council Saskatoon S7N0W9； 华南农业大学亚热带农业生物资源保护与利用国家重点实验室；

【摘要】 甘油三酯(triacylglycerol,TAG)是真核生物中能量储存的最主要形式。模式植物拟南芥DGAT1基因突变体as11是由甲基磺酸乙酯(EMS)诱导哥伦比亚(Columbia,Col)生态型植株点突变得到的突变体,其2号染色体上DGAT1基因有一重复序列,使表达产物甘油二酯酰基转移酶(DGAT)的活性降低40-70%,直接影响了种子中脂肪酸积累种类和油脂储存量。本研究以as11为研究材料,重点关注其与野生型在花发育过程及种子形成过程中脂类合成代谢方面的差异。主要采用半薄、超薄切片和组织化学等技术对野生型拟南芥和as11突变体进行比较观察。结果显示:1、突变体as11的花粉发育过程中,绒毡层细胞中高尔基体明显较野生型中丰富,内质网却少于野生型,同时与脂积累相关的结构油质体(elaioplastid)和油体(oilbody)出现的时期也有异于野生型,但最终的消失同于野生型,即与绒毡层降解同步。另外,突变体花粉粒营养细胞中积累的脂滴也明显少于野生型,而多糖颗粒却多于野生型并且呈现出主要分布于营养细胞的细胞核周围的现象。2、突变体as11成熟种子子叶储藏细胞中油体呈现出大小不一、形态不饱满的现象。同时,突变体as11种子发育过程中胚乳的降解较野生型具有一定的滞后性。3、as11干种子中ABA含量明显高于野生型,而萌发之后的ABA含量却低于野生型,种子萌发及生长受磷脂酶D(PhospholipaseD,PLD)抑制因子异丁醇(1-butanol)的抑制。综合而论,DGAT1基因不仅调控种子中TAG的积累及脂肪酸的种类,同时也改变了绒毡层、花粉粒和种子中相应的结构特征;另外,DGAT1的功能不仅限于目前提出的仅具有催化合成TAG的功能,其应该与细胞内与膜相关的细胞器的构建有着密切的关联,或许它能调控细胞中膜的结构合成。更多还原