油菜是世界上最重要的油料作物之一,然而其种子油脂合成的机制及其调控网络仍不清楚。拟南芥作为理想的模式植物,与油菜同属十字花科植物。本文的主要目的在于：揭示5个GDSL型SFAR(Seed Fatty Acid Reducer)基因和TT2(Transparent Testa2)在拟南芥种子脂肪酸代谢以及种子萌发和幼苗形态建成方面的功能；赤霉素传导途径对拟南芥种子、叶片脂肪酸代谢和叶片衰老的影响以及与SFAR在脂肪酸代谢方面的关系；研究外源赤霉素和多效唑以及GDSL型BnLIP2对油菜种子脂肪酸积累的影响以及BnLIP2在种子萌发和幼苗形态建成过程中的功能。本研究不仅为揭示油脂代谢的机制提供重要的理论依据,而且为油菜等油料作物的高含油量育种和转基因技术改良提供宝贵的信息和基因资源。主要研究结果如下：1. GDSL型SFAR基因对拟南芥种子脂肪酸含量和组分以及油体的影响。5个GDSL型SFAR基因的T-DNA插入单突变体或双突变体种子中脂肪酸含量较野生型明显增加,而它们的超表达转基因植株种子中的脂肪酸含量明显减少。结果表明,SFAR通过参与脂肪酸降解过程而使得种子脂肪酸积累量减少,同时,他们在脂肪酸积累方面存在加和效应。此外,SFARs基因还显著影响种子脂肪酸组分和种子油体大小2.赤霉素传导途径与SFARs的关系。加强赤霉素信号传导导致拟南芥成熟种子中的脂肪酸含量与组分表现出‘’SFAR足迹”。同时,参与种子发育和储藏物质积累的重要转录因子、脂肪酸合成代谢途径上的关键基因以及5个GDSL型SFAR基因在种子积累的关键时期均被显著上调。此外,拟南芥成熟种子中的油体与SFAR基因超表达转基因植株种子的油体表现型相似。该结果表明,赤霉素传导途径通过调控DELLA蛋白下游的SFAR基因影响拟南芥种子脂肪酸的积累。3. SFARs基因对种子萌发和幼苗形态建成的影响。在含有6%葡萄糖的MS培养基上SFARs基因超表达转基因植株种子的发芽率比野生型高很多,并且多数幼苗能够长出真叶而完成形态建成。另一方面,PEG6000处理35S::SFAR4转基因幼苗在短时间内导致很多胁迫相关基因产生表达差异。拟南芥超表达转基因植株种子中的‘’SFAR足迹”可能导致其具有较强的抗渗透胁迫能力。4.赤霉素传导途径对拟南芥叶片衰老和脂肪酸代谢的影响。在叶片衰老过程中DELLA突变体(Q-DELLA/gal-3和gal-3)的叶片颜色、叶片干重、叶绿素含量、可溶性糖、叶片脂肪酸含量和组分均发生明显改变。DELLA蛋白显著调控SAG12和SAG29基因、参与脂肪酸β氧化途径的基因以及其他几种与叶片衰老相关的激素途径上的基因表达。因此,赤霉素传导途径有可能通过DELLA蛋白与其他植物激素互作促进叶片衰老。5.赤霉素传导途径对油菜种子脂肪酸含量的影响。外源赤霉素(500μM)显著增加浙双72和浙双758的单粒种子干重,却显著减少油菜种子脂肪酸含量。这与拟南芥中的研究结果相吻合。在500μM多效唑处理下,浙双72和浙双758单粒种子干重与对照相比也增加,种子脂肪酸含量减少。这可能是因为高浓度的多效唑对油菜生长造成了胁迫,从而影响种子脂肪酸的积累。6. BnLIP2对拟南芥种子脂肪酸含量以及种子萌发和幼苗形态建成的影响。在浙双72和浙双758油菜种子发育过程中,BnLIP2的表达量不断下降。外源赤霉素诱导BnLIP2基因的表达。在拟南芥中超表达BnLIP2对种子脂肪酸积累无明显影响,但显著增强其在种子萌发和幼苗形态建成过程中对非生物胁迫的抵抗力。结果表明,外源赤霉素并不是通过BnLIP2降低油菜种子脂肪酸积累,而有可能通过其他GDSL型酯酶/脂肪酶基因或其他途径影响油菜种子脂肪酸的积累。7. TT2基因对拟南芥种子脂肪酸积累和幼苗抗胁迫能力的影响及其分子机制。生理生化结果和分子数据显示,TT2功能缺失导致成熟种子体积变小、重量减少、脂肪酸含量显著增加以及种子脂肪酸组分发生显著变化。tt2突变体种子脂肪酸含量增加主要归结于以下原因：1)种皮变轻使得种子胚占种子的相对体积和重量增加；2)更多的乙酰辅酶A流向脂肪酸合成途径；3)FUS3和脂肪酸合成途径上的关键基因被显著上调；4)总蛋白质和储藏蛋白质含量降低。另一方面,tt2突变体在种子萌发和幼苗形态建成过程中抵抗非生物胁迫(高浓度的NaCl,葡萄糖和ABA)的能力则明显降低。因此,在油菜育种实践中,当我们通过调控BnSFAR以及BnTT2提高种子油脂含量时,应充分考虑到它们对非生物胁迫的响应。在油菜栽培实践中,我们可利用多效唑提高油菜种子含油量,但在推广应用前,亟待寻找多效唑的最佳喷施浓度和时机。