花生种子发育相关LEC1基因在脂肪酸合成与油脂积累中的作用

LEC1基因是调控胚胎发育的重要调控因子，控制胚胎发育的许多方面。以往研究表明，LEC1基因作为重要的正调控因子作用于ABI3、FUS3和WRI1等基因调控脂肪酸合成途径和糖酵解途径基因表达，进而在胚胎发育成熟过程中调控油脂的合成与积累；并且该基因执行正常的功能受其相应调控序列在时间和空间上的精细调控。花生作为重要的油料作物，其种子油脂含量和品质优于其它油料作物。那么，花生LEC1基因是否具有与拟南芥LEC1相同的功能？其5'上游调控元件在调控该基因表达中的作用是什么？花生LEC1调控的下游脂肪酸代谢途径基因表达有什么共性和特殊性？针对这些问题，我们拟在获得花生AhLEC1-A和 AhLEC1-B cDNA并进行初步表达分析的基础上，对这两个基因及上游调控序列进行表达调控研究，同时在拟南芥野生型和突变体背景下进行转基因功能分析，阐明它们的表达调控特性及在脂肪酸合成和油脂积累方面的独特功能。

LEC1基因是调控胚胎发育的重要调控因子，控制胚胎发育的许多方面。以往研究表明，LEC1基因作为重要的正调控因子作用于ABI3、FUS3和WRI1等基因调控脂肪酸合成途径和糖酵解途径基因表达，进而在胚胎发育成熟过程中调控油脂的合成与积累；并且该基因执行正常的功能受其相应调控序列在时间和空间上的精细调控。花生作为重要的油料作物，其种子油脂含量和品质优于其它油料作物。阐明花生LEC1在种子发育成熟过程中的作用及表达调控特性，不仅可以丰富我们对储藏物质在种子中积累机制的认识，而且在实践上将为利用基因工程提高作物产量或品质开辟新途径。. 本研究在前期获得花生AhLEC1A和 AhLEC1B全长cDNA的基础上，克隆了这两个基因2279bp和2166bp的基因组序列，发现它们在距起始密码56bp后均含有1个大的内含子序列，长度分别为1534bp和1401bp。表达模式分析显示，AhLEC1A在种子中特异表达； AhLEC1B在根、茎、叶、花和种子中均有表达，而种子中表达最强，预示它们在功能上有所分工。进化分析表明，AhLEC1A和 AhLEC1B基因分别来源于A、B基因组。通过染色体步移技术，进一步克隆了它们的5′上游调控区序列，片段大小分别为2.7kb和1.3kb，并通过GUS表达系统分析了不同长度缺失启动子在转基因拟南芥中的表达模式，结果表明，AhLEC1A启动子在早期发育的种胚中特异表达，并且其特异性表达受多个种子特异性调控元件和抑制其在营养组织中表达的负调控元件共同调节。AhLEC1B启动子含有许多与AhLEC1A启动子不同的调控元件，具体缺失启动子分析正在进行。对花生AhLEC1A和 AhLEC1B基因功能鉴定，已完成上述两基因在野生型和突变体拟南芥中的遗传转化，证明了AhLEC1A能互补拟南芥突变体lec1的突变表型，目前正在进行野生型转基因纯合株系筛选和后代表型分析。下一步在完成花生AhLEC1A和 AhLEC1B基因功能鉴定的基础上，比较、探讨花生AhLEC1和拟南芥AtLEC1基因在脂肪酸代谢和油脂积累过程中功能的异同，为植物油脂产量和品质改良研究提供了强有力的理论依据。