α-亚麻酸(ALA)是人体必需脂肪酸，也是超长链多不饱和脂肪酸——“脑黄金”(EPA、DPA和DHA)的合成前体。ALA摄入不足，ω-6和ω-3系列脂肪酸比例失调，会导致心血管疾病、炎症、肥胖、免疫疾病等的发生。人体自身不能合成ALA，只能从外界食物中获取。因此，富含ALA的油料植物是迫切需要的宝贵资源。　　牡丹（Paeonia suffruticosa）是芍药科(Paeoniaceae)芍药属(Paeonia)多年生木本植物，具有重要的观赏、药用和油用价值。其种子中不饱和脂肪酸含量高，尤其富含ALA，是中国最具潜力的木本油料作物之一。解析牡丹种子中高效积累ALA的分子机制，对于植物品种改良及食用油产业发展具有深远的意义。　　本研究构建了两个ALA含量差异显著的牡丹品种种子的cDNA文库，进行了比较转录组测序。共得到66，347个unigenes，平均长度是648nt。经过表达谱差异分析，共检测到12，621条差异表达基因。代谢通路分析发现有435个参与脂肪酸合成和三酰甘油组装的unigenes。与拟南芥(Arabidopsis thaliana)转录因子数据库相比，共发现了11类与油脂合成相关的转录因子。　　克隆了4个在两个品种中差异表达且与ALA合成密切相关的脂肪酸脱饱和酶基因:SAD，FAD2-1，FAD2-2和FAD3，基于其在两个品种牡丹种子发育过程中的表达模式，初步认为PsFAD3是牡丹种子高效积累ALA的主效基因。氨基酸比对、保守序列分析及亚细胞定位分析结果表明PsFAD3蛋白定位于内质网上，是微粒体型ω-3脂肪酸脱饱和酶。酵母（Saccharomyces cerevisiae）过表达实验发现，在转pYES2-PsFAD3质粒的酵母菌株培养基中添加亚油酸底物后，能够使脂肪酸成分发生质的变化，检测到ALA的生成。　　为了进一步研究PsFAD3在植物体内的功能，首先，通过浸花法将其导入拟南芥进行异源过表达，相比野生型对照组，转PsFAD3勺拟南芥株系中ALA含量显著增加;其次，将PsFAD3转入拟南芥fad3突变型中，以研究其能否互补突变体的表型，结果显示，转基因拟南芥株系的ALA含量显著高于突变体，但仍然少于野生型;最后，首次在牡丹种子中尝试VIGS技术对种子瞬时沉默，沉默的种子中PsFAD3的基因表达量和ALA含量均显著下降。以上实验证明了牡丹种子中PsFAD3可以催化LA生成ALA，且PsFAD3基因的高效表达可能是牡丹种子高效积累ALA的主要原因。　　利用染色体步移法克隆得到PsFAD3基因启动子并进行了序列分析，鉴别了启动子潜在的关键调控元件，并预测牡丹种子中bZIP家族转录因子对于调控PsFAD3基因表达有重要作用。克隆了4个差异表达的bZIP家族转录因子基因:bZIP9，bZIP43，bZIP44和bZIP60。这4个bZIP转录因子在序列、结构上存在很大差异，通过与拟南芥亚家族的系统进化分析明确它们属于不同的亚家族。　　对4个转录因子在两个牡丹品种5个发育阶段的表达量进行分析，发现PsbZIP44可能是调控PsFAD3基因表达的关键转录因子。为了进一步证实PsbZIP44基因在植物体内的功能，进行了拟南芥异源过表达及VIGS介导牡丹种子瞬时沉默，实验结果均证明PsbZIP44对于牡丹种子ALA合成起到促进作用。随后，研究了PsbZIP44与PsFAD3基因的转录激活作用，实验证明PsbZIP44转录因子能够结合PsFAD3基因启动子部分的G-box位点，从而激活其表达。　　本研究从转录水平和分子水平上研究了牡丹种子不饱和脂肪酸生物合成的分子机理，首次验证、分析了参与ALA合成途径的PsFAD3的功能及其上游调控因子PsbZIP44的作用，为高ALA含量的牡丹品种的改良和选育提供了基础。