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小桐子(Jatrophacurcas L.)属大戟科(Euphorbiaceae)膏桐属落叶灌木或小乔木，作为一种有潜力的生物柴油资源植物，已引起全世界的关注。当前，因为小桐子种子油含量的不稳定和产量低，限制了小桐子作为生物柴油植物的产业化开发。通过遗传改良或分子育种的办法发展优质品种是实现小桐子规模化种植的核心内容。调查小桐子种子储存油脂(triacylglycerol，简称TAG)累积的分子机理，不仅有助于理解小桐子种子含油量不稳定的内在原因，而且为实现小桐子遗传改良实践提供理论依据。 本研究首次从发育的小桐子种子中克隆得到了10个与TAG生物合成密切相关的脂类基因(GPAT2，HQ395225，编码3-磷酸甘油酰基转移酶；G3PDH1，HQ827791，G3PDH2，HQ827793，G3PDH3，Unregister，编码3-磷酸甘油脱氢酶；PAP1，HQ827794，PAP2，Unregister，PAP3，Unregister，编码磷脂酸磷酸脂酶；LPAT1，HQ827792，编码溶血磷脂酸酰基转移酶；PDAT1，HQ827796，编码磷脂酰胆碱：二酰甘油酰基转移酶，DGAT2，HQ827795，编码酰基辅酶A：二酰甘油酰基转移酶)，建立了小桐子种子在发育过程中油脂累积的变化曲线。并使用荧光定量Real PCR的方法调查了21个与油脂代谢密切相关的脂类基因的表达规律。使用叶的表达量作为参考，结果显示该21个基因展现了多样的表达模式，其中17个基因在种子里高表达，其相对表达倍数从最小的2.8倍到最高的1919280倍。表达模式的聚类分析显示该21个基因在种子发育过程中形成了5类表达模式，其中2类模式(包括15个基因)与种子中储存油脂积累规律密切相关。这些结果为鉴别小桐子种子TAG累积过程中的关键功能基因提供了重要的线索。 本研究集中调查了小桐子2个酰基辅酶A：二酰甘油酰基转移酶(acyl-CoA：diacylglycerol acyltransferase，DGAT，EC2.3.1.2)基因(JcDGAT1和JcDGAT2)的结构与功能。基因结构分析显示。JcDGAT1和JcDGAT2分别编码521个和352个氨基酸序列，而且两者有着截然不同的功能结构域；在基因组上JcDGAT1和JcDGAT2分别有16个和9个外显子。序列比对的结果显示JcDGAT1和JcDGAT2的氨基酸序列分别与其他植物的DGAT1和DGAT2高度同源。系统发育分析显示JcDGAT1和JcDGAT2是独立演化的产物。利用酵母TAG合成缺陷型菌株H1246(DGAT酶、PDAT酶、ARE1酶和ARE2酶都已敲除)分别过表达JcDGAT1或JcDGAT2，都可以恢复酵母TAG的合成和油体(oilbody)的形成，说明二者都具有DGAT酶的活性，但转化JcDGAT1的菌株和转化JcDGAT2的菌株在含油量上有显著的差异，即JcDGAT1对TAG累积量的贡献显著大于JcDGAT2。同时，转化JcDGAT1的菌株和转化JcDGAT2的菌株在脂肪酸成分上均改变了酵母脂肪酸的组成，进一步在酵母培养基中添加18:2脂肪酸(亚油酸)，饲喂实验发现转化JcDGAT2菌株(和转化JcDGAT1菌株相比)对亚油酸有明显的偏爱吸收，揭示JcDGAT2在TAG合成过程中对脂肪酸成分的选择性有着显著的影响。烟草转化实验表明JcDGAT1或JcDGAT2都能显著提高烟草叶片和种子的油含量，也改变了烟草叶片和种子的油脂成分。基于JcDGAT1或JcDGAT2的基因结构、异源表达的结果以及JcDGAT1或JcDGAT2在不同组织上的表达规律，认为JcDGAT1或JcDGAT2在TAG的累积过程中均起着关键作用，但在功能上对油脂含量和脂肪酸成分的调控方面有明显的分化。此外，本研究还初步调查2个GPAT基因的结构和功能。 本研究不仅为鉴别在小桐子种子TAG累积过程中的关键功能基因提供了重要的线索，而且对理解小桐子种子油脂累积的分子基础提供了重要的依据。