近日，《Tree Physiology》雜志在線發(fā)表了農(nóng)學(xué)院張猛教授團(tuán)隊(duì)題為《A 3-ketoacyl-CoA synthase 11 （KCS11） homolog from Malaniaoleifera synthesizes nervonic acid in plants rich in 11Z-Eicosenoic acid》的文章。該研究揭示了蒜頭果神經(jīng)酸合成的分子機(jī)理，鑒定出了蒜頭果合成神經(jīng)酸的相關(guān)基因，并將該基因在模式植物擬南芥和油料作物亞麻薺中成功表達(dá)，神經(jīng)酸積累達(dá)到總脂肪酸的5%。農(nóng)學(xué)院碩士畢業(yè)生李卓蔚和博士研究生馬世杰為論文共同第一作者，張猛教授為通訊作者。
該研究通過同源克隆方法，從蒜頭果發(fā)育種子中分離出兩個(gè)3-酮?；?CoA合酶（KCS）同源基因。兩個(gè)KCS基因在發(fā)育中的胚胎中表達(dá)，但在果皮中未檢測(cè)到。根據(jù)系統(tǒng)發(fā)育分析，這兩個(gè)KCS分別命名為MoKCS4和MoKCS11。在擬南芥中，MoKCS11基因的種子特異性表達(dá)導(dǎo)致約5％的神經(jīng)酸積累，而MoKCS4基因的表達(dá)在脂肪酸組分上未表現(xiàn)出明顯變化。值得注意的是，將相同的MoKCS11構(gòu)建載體轉(zhuǎn)化兩個(gè)高芥酸甘藍(lán)型油菜品種，并未產(chǎn)生預(yù)期的神經(jīng)酸積累。相反，MoKCS11基因在十字花科油脂植物亞麻薺中的的過表達(dá)導(dǎo)致相似的神經(jīng)酸積累水平，而亞麻薺中的順-11-二十碳烯酸（20:1）含量與擬南芥相似。因此，蒜頭果3-酮?；?CoA合酶11（MoKCS11）可能具有對(duì)于順-11-二十碳烯酸（20:1）的底物偏好。該研究描述了蒜頭果果實(shí)中神經(jīng)酸生物合成的相關(guān)分子機(jī)理，篩選出了參與神經(jīng)酸積累的候選基因，初步驗(yàn)證了在油料作物上應(yīng)用的可行性。
神經(jīng)酸（24:1）是一種含有二十四個(gè)碳的超長鏈單不飽和脂肪酸，是人體神經(jīng)和大腦組織的主要成分，在食品和制藥行業(yè)中具有重要的應(yīng)用。我國特有保護(hù)植物鐵青科喬木蒜頭果（Malaniaoleifera Chun et Lee）果實(shí)中含有高達(dá)約40%的神經(jīng)酸，但該瀕危樹種僅存在與廣西和云南交界的特殊地貌條件下，無法直接開發(fā)利用。研究蒜頭果果實(shí)中神經(jīng)酸生物合成和積累的分子機(jī)理，有助于在油料作物中合成和積累神經(jīng)酸。
該研究得到國家、陜西省等項(xiàng)目的支持。
原文鏈接：https://academic.oup.com/treephys/advance-article-abstract/doi/10.1093/treephys/tpaa125/5919547?redirectedFrom=“fulltext
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