超长链脂肪酸在蒺藜苜蓿复叶发育中的功能研究

Very long chain fatty acids （VLCFAs）are involved in many biochemical and physiological processes in plants. They are not only related with the biosynthesis of triacylglycerols, membrane lipids, and sphingolipids, but also are the precursors of wax layer compounds of cuticle. However, the function of VLCFAs in compound leaf development is largely unknown. As the legume species, Medicago truncatula is recognized as the new model species for compound leaf study. To study the roles of VLCFAs, about 22,000 independent lines of Tnt1 retrotransposon-tagged M. truncatula populations were screened. The mutants of MtFIDDLEHEAD（MtFDH）, Mt3-KETOACYL-COA SYNTHASE12（MtKCS12） and MtABERRANT INDUCTION OF TYPE THREE 1（MtATT1）were isolated. MtFDH, MtKCS12 and MtATT1 are involved in the VLCFAs biosynthesis and cutin formation. This project is proposed to study the roles of VLCFAs and cutin in compound leaf pattern and leaflet development, which will provide the insights for the quality improvement of important forage alfalfa.

在植物中，超长链脂肪酸具有广泛的生理生化功能，它是角质层蜡质生物合成的前体物质，还参与了甘油酯、生物膜膜脂及鞘脂的合成，但其在复叶发育中的功能仍然未知。蒺藜苜蓿是豆科模式植物，也是复叶研究的新模式植物。为了研究其在复叶发育中的功能，我们筛选了约22，000个突变体株系并分离出蒺藜苜蓿超长链脂肪酸合成和角质层形成关键基因MtFIDDLEHEAD （MtFDH），Mt3-KETOACYL-COA SYNTHASE12（MtKCS12）和MtABERRANT INDUCTION OF TYPE THREE 1（MtATT1）的缺失突变体。在本项目中，我们拟对MtFDH，MtATT1和MtKCS12参与的超长链脂肪酸合成和角质层形成在复叶发育中的功能开展系统研究。这一项目将首次阐明超长链脂肪酸在复叶模式形成和叶片发育中的作用机制，相关研究结果将对近缘牧草紫花苜蓿的品质改良提供新的研究思路。

植物角质层包含有表面蜡质和角质，它们覆盖在植物表面起到保护作用。超长链脂肪酸是角质层蜡质生物合成的前体物质，还参与了甘油酯、生物膜膜脂及鞘脂的合成，但其在复叶发育中的功能仍然未知。在本研究中，我们筛选了约22，000个突变体株系并分离出蒺藜苜蓿超长链脂肪酸合成和角质层形成关键基因MtFIDDLEHEAD（MtFDH）的缺失突变体。我们发现MtFDH丢失功能突变体导致叶片和花器官的粘连，同时小叶数目增加。MtFDH编码一个β-ketoacyl-CoA合成酶，是超长链脂肪酸合成途径的一个关键限速酶。同时，MtFDH特异在顶端分生组织和叶原基的最外层细胞表达，这表明超长链脂肪酸可能和这一层细胞的功能相关。进一步研究发现，该突变体导致细胞膜的不完整，同时影响生长素转运蛋白PIN1的极性定位。这一工作表明MtFDH在复叶发育中起到了重要作用，同时它的功能与auxin/PIN1这一模块紧密相关。..