油菜胚胎发育过程中油体发生及其动态变化的研究

Brassica napus is one of the important oil crops in China. It’s significant to improve the oil content of the rapeseed for the development of the national economy and the people's living standard. The main object for rapeseed breeding is to improve the oil content, which is highly correlated to the shape, structure and size of the oil bodies. The oil accumulation in the rapeseed is a long dynamic process. At present most study of the oil bodies are focus on mature seed, though the oilbody biogenesis and development during embryogenesis is more important for the oil accumulation in the rapeseed. This project intends to use cell biological methods, such as fluorescence microscopy and transmission electron microscopy to explore the occurrence time and accumulation variation of the oil bodies; use the semi-quantitative and quantitative PCR, in situ hybridization, RNA-Seq to investigate the gene expression of the oilbody proteins, such as oleosins, caleosins, and steroleosins; and use SDS-PAGE electrophoresis, two-dimensional electrophoresis (2-DE), western blot, LC-MS or MALDI-TOF-MS to analyze the protein composition variation in the oil bodies during embryogenesis of B. napus, so as to provide theoretical clues for the research of the oilbody biogenesis and its application on the increase of the oil content in the rapeseed.

油菜是我国主要油料作物之一。提高油菜种子含油量对发展国民经济及提高人民生活水平具有重要意义。油菜育种的主要目标就在于提高种子含油量。油体的形态结构大小等与含油量高度相关。目前对油菜油体的研究多集中于成熟种子。但含油量形成是一个长期的动态积累过程。研究不同品种油菜在胚胎发育及种子成熟过程中油体的发生及动态变化，对揭示含油量形成机制具有更大意义。因此本项目拟以不同含油量的油菜品种为材料，通过细胞生物学方法，如荧光显微镜和透射电镜观察等方法，确认油菜胚胎发育过程中油体最早出现的时期及动态积累规律；通过半定量和定量PCR、原位杂交、转录组高通量测序（RNA-Seq）等技术确定油菜胚胎发育不同阶段油体蛋白基因的时空表达特性；通过SDS-PAGE电泳、双向电泳、免疫印迹、质谱等方法确定油菜胚胎发育不同阶段油体蛋白成分的动态变化规律，从而为深入了解油菜种子中油体的发生机理，高含油量种质选育提供理论依据。

油菜是我国主要的油料作物之一。提高油菜种子含油量对发展国民经济及提高人民生活水平具有重要的意义。油菜育种的主要目标就在于提高种子含油量。本项目以甘蓝型油菜（Brassica napus L.）含油量较高的品种‘ZS11’、含油量中等的品种‘Westar’和‘Topas’及含油量较低的品种‘ZS10’为实验材料，通过细胞生物学方法分析了不同品种油菜种子中油体的细胞形态学特征和分布特点，发现在子叶和胚根的不同细胞中油体的形态和分布具有组织特异性，子叶细胞中油体的大小、数量和分布与种子含油量存在相关性。含油量较高品种‘ZS11’种子的子叶细胞中油体排列致密，形态较小，大部分油体的直径低于1 µm；而含油量中等或较低品种的种子子叶细胞中油体排列疏松，其中‘Westar’和‘Topas’的油体较大，而‘ZS10’的油体大小不一。本项目还通过荧光定量PCR等技术考察了油菜胚胎发育早期（授粉后11 ~ 13天，即从球形胚到心形胚时期）油体蛋白oleosins、caleosins、steroleosins和脂肪酸合成转录因子的基因表达特点；通过SDS-PAGE电泳、双向电泳和质谱等方法检测了不同品种的种子胚总蛋白和油体蛋白质组的差异蛋白，鉴定了油体的102个差异蛋白质点，发现不同含油量的油菜种子在油体蛋白组份上也存在差异，这些差异蛋白包括预期蛋白oleosin (S2-2-like)和steroleosin (SLO1-1)，及其它一些涉及能量代谢、热激反应、抗性、蛋白质合成与水解、叶绿体功能等的蛋白。我们的结果为深入了解油菜种子中油体的发生机理，高含油量种质选育提供了理论依据。