本研究利用同源序列法对我国主要油料作物(油菜,大豆,花生,芝麻)脂肪酸合成的关键基因(FAD2,FAD3,FAE1,DGAT2,BACP,PEP)进行分离,测序和比较分析;对不同油料作物种子发育过程中的脂肪酸变化动态进行比较研究。通过研究获取功能基因并从中获取基因的编码、调控、遗传、突变等信息,揭示核酸和蛋白质的结构、功能及其相互关系,探索油料作物起源、进化的基本规律。研究结果可应用于基因工程的载体构建,分子标记辅助育种以及作物进化与分类研究等广阔领域。油料作物在我国具有十分重要的地位,但有关脂肪酸合成代谢功能基因的克隆和比较研究基本属于空白,随着功能基因组学和生物信息学的迅猛发展,随着基因争夺战的空前展开,加强油料作物功能基因的克隆和比较研究刻不容缓。
油料作物含油量与脂肪酸组成是衡量品种优劣的关键指标。本项研究采用同源序列法和基因组步行法从油菜、大豆、芝麻和花生四种主要的油料作物不同品种中克隆得到了fad2、fad3、fad7 、fae1、bccp、pepc和pepck基因的全长或部分序列共26条。其中,首次在花生中克隆得到pepck基因片段,在芝麻中克隆得到fad7基因组序列。花生和芝麻中可能不存在fad3基因,大豆、花生和芝麻中不存在fae1基因。应用生物信息学方法,明确了各基因序列的特性及彼此间的差异,进而分析出所克隆基因编码蛋白序列特性与蛋白结构及功能之间的关系。在本研究对我国四种主要油料作物(大豆、油菜、花生和芝麻)种子发育过程中脂肪酸积累模式进行了研究,发现在四种油料作物脂肪酸累积过程中油菜亚油酸变化趋势与其他三者不同。四种作物的脂肪酸累积都是在种子成熟期达到高峰后有一定回落。本项目除完成了计划中的内容,还根据进展情况增加了相关基因转录水平研究内容。本项目培养博士两人,硕士研究生一人,发表论文9篇,申请专利一项。