【摘要】：中國是第二大菜籽油產(chǎn)出國,菜籽油產(chǎn)量占我國自產(chǎn)食用植物油約45%。自然環(huán)境的變化,如干旱、冷害、鹽堿及凍害等對油菜的生長以及含油量都產(chǎn)生了很大的影響,因此提高油菜對逆境的抗性成為了研究的重點之一。本研究主要探究油菜在生長發(fā)育過程中,細胞內(nèi)鞘脂的組成及含量對油菜生長發(fā)育的影響,以及在響應逆境脅迫時鞘脂代謝途徑中的關鍵酶基因是如何改變鞘脂的含量和組成來調(diào)控油菜的抗逆性。鞘脂是細胞膜的重要組成成分,同時作為生物活性分子參與調(diào)控細胞生長、細胞分裂、細胞凋亡和應激反應等。在植物中已經(jīng)報道了鞘脂參與調(diào)控細胞程序性死亡、ABA信號途徑、花粉發(fā)育和低溫信號途徑等現(xiàn)象,但具體調(diào)控機制不詳細,尤其是鞘脂信號傳導途徑中的受體、靶蛋白和調(diào)控因子都未知。本研究利用質(zhì)譜分析技術準確分析了油菜不同組織中鞘脂的含量和組成,發(fā)現(xiàn)鞘脂在不同組織中的含量和組成有著顯著差異。進一步分析了在多種逆境脅迫條件下油菜葉片中鞘脂的含量變化,結果發(fā)現(xiàn)水分和鹽脅迫導致油菜葉片中鞘氨醇長鏈Sph d18:0和Sph d18:1含量顯著下降,暗示參與鞘氨醇(Sph)磷酸化的鞘脂激酶(SphK)活性增加。通過轉錄組分析,我們發(fā)現(xiàn)數(shù)了個編碼鞘脂合成代謝途徑的關鍵基因在水分和鹽脅迫下表達量顯著提高,以上數(shù)據(jù)表明鞘脂可能參與調(diào)控油菜逆境脅迫。我們進而在油菜中分別克隆了兩個調(diào)控鞘脂代謝的鞘氨醇-1-磷酸(S1P)裂解酶基因(SPL1,SPL2)和兩個調(diào)控鞘脂代謝水平的鞘氨醇-1-磷酸(S1P)去磷酸化酶基因(SPP1,SPP2),通過構建過表達載體和CRISPR/Cas9表達載體,進行油菜遺傳轉化并獲得了陽性的轉基因油菜。為下一步進行表型鑒定及鞘脂組成和含量檢測,確定油菜中鞘脂代謝對油菜的生長發(fā)育及抗逆性的影響打下了重要基礎。
【圖文】：

華中農(nóng)業(yè)大學 2018 屆碩士研究生學位（畢業(yè)）論文6-30 個 C 的脂肪酸長鏈分子（FA）和一個特殊的極性頭部基團。鞘氨醇長鏈（LCB）和脂肪酸長鏈分子（FA）以酰胺鍵的方式共價結合，合成復雜鞘基本鞘脂結構分子神經(jīng)酰胺（ceraminde）（Gault et al 2010）。神經(jīng)酰胺端可被不同的極性頭部基團所取代，如磷酸、糖基等，進而合成復雜的鞘脂（Liang et al 2003）。在植物細胞膜中主要存在兩大類：鞘磷脂和鞘糖脂脂的復雜性不僅取決于極性頭部基團，還決定于脂肪酸長鏈的長度、鞘氨醇肪酸長鏈的不飽和度以及羥基的數(shù)目和位置（劉潤華等 2009）如圖 1：紅圈是不飽和鍵的位置，藍色圓點是羥基化的位置。

圖 3 擬南芥中鞘脂合成代謝途徑及相關酶基因（Louise et al 2016）Figure 3 Sphingolipids metabolic pathway in plant（Louise et al 2016）1.2.2 植物中鞘脂的作用及其研究現(xiàn)狀植物鞘脂是細胞膜的重要組成部分，約占全部組成部分的 40%，研究發(fā)現(xiàn)在細胞質(zhì)膜和液泡膜中發(fā)現(xiàn)了 140 多種不同種類的鞘脂（Mukhtar et al 2002，Sperling et al 2000），在植物細胞的生長發(fā)育和細胞的信號交流中發(fā)揮著重要的作用。在酵母和擬南芥中的研究發(fā)現(xiàn)，在鞘脂合成途徑中存在很多關鍵酶（Danielet al 2004），都對細胞的生長發(fā)育起著關鍵的作用，已知發(fā)現(xiàn)的關鍵酶如表 1。通過研究研究發(fā)現(xiàn)，鞘脂合成路徑中的關鍵酶基因如 LCBP1，sphingolipidΔ4-desaturase, sphingolipid，Δ8-desaturase, sphingoid base hydrolase，ceramidekinase 和 LCBK 等發(fā)現(xiàn)鞘脂的合成和修飾對植物生長發(fā)育和抗逆有著重要的作用 （Imai and Nishiura 2005，Chen et al 2006，Chen et al 2008，，Michaelson et al2009，Chen et al 2012）。例如，干旱會引起植物中 LCBK 活性的迅速上升，LCBK
【學位授予單位】：華中農(nóng)業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：S565.4

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本文編號：2677488