甘油三磷酸酰基转移酶(GPAT)是三酰甘油(TAG)合成过程中的关键酶。本研究从油料作物紫苏中筛选鉴定得到甘油三磷酸酰基转移酶基因Pfgpat9, 并揭示其编码蛋白特征及基因功能。从紫苏转录组数据库中筛选获得gpat9基因片段, 以优选品种‘晋紫苏1号’为材料, 通过RT-PCR技术克隆获得该基因的开放阅读框(ORF)全长序列, 命名为Pfgpat9; 利用实时荧光定量PCR方法分析Pfgpat9基因在紫苏根、茎、叶、花及不同发育时期种子(开花后10、20、30、40 d)中的组织表达特性; 通过双酶切将紫苏Pfgpat9基因完整的ORF序列连接到酵母表达载体pYES2.0上, 将重组质粒转化至野生型酵母菌株INVSc1和缺陷型酵母gat1, 并验证该基因的功能。结果显示: 紫苏Pfgpat9基因ORF为1 116 bp, 共编码371个氨基酸, 理论等电点pI为8.96, 不稳定系数为46.67, 亲水性系数为-0.108, 是一种亲水性不稳定蛋白。紫苏Pfgpat9基因具有典型的GPAT9功能结构域, 包含3个典型的跨膜螺旋区; 多序列比对分析表明, 紫苏PfGPAT9蛋白与油橄榄、茶树和向日葵GPAT9蛋白的亲缘关系较近; qRT-PCR分析显示, Pfgpat9基因在紫苏不同组织中均表达, 在种子发育不同时期表达量呈先升高后降低趋势, 在开花后20 d表达量达到最高; 酵母转化结果表明, 转Pfgpat9基因野生型酵母和转Pfgpat9基因缺陷型酵母总脂含量均提高, 且C16∶0、C16∶1含量均有所提高。研究表明, Pfgpat9基因在紫苏种子油脂合成积累过程中发挥重要作用, 这为进一步通过基因工程及转基因技术改良紫苏品质提供了新的方向。

检测了油菜籽成熟过程的总蛋白和粗脂肪含量变化, 以及与之相关23个基因在各器官及果荚各发育时期的表达情况。结果显示: 蛋白在开花后25天(25 DAF)后大量累积, 而油脂则在25 DAF后增速放缓, 30 DAF后才急剧上升。多数油脂合成相关酶基因在果荚中表达最高, 叶片中次之, 花蕾和花朵中有少量表达, 茎中的表达很低, 少数在根中表达, 部分基因的表达随油菜果荚发育而持续增加, 另一部分则呈先升高, 再下降至25 DAF低点, 再回升的趋势; 转录因子LEC1、LEC2及WRI与贮藏蛋白基因Napin、Cruciferin主要在果荚中表达, 前者的表达主要在果荚发育前期大量, 其中WRI的出现起伏波动, 后者主要在25、30 DAF大量表达。这表明种子成熟时总蛋白和粗脂肪含量变化可能与相关基因表达变化相关。