FatB基因调控椰子脂肪酸积累的分子机理研究

The fatty acid components of coconut(Cocos nucifera L.) is very special with the main constitutions of short-and medium-chain saturated fatty acid. FatB gene which controls the carbon chain extension plays an important role in the decision of the length of the fatty acid carbon chain. The previous researches of coconut fruit development in transcriptional and metabonomics levels demonstrated that there is a close relationship between the expression variation of FatB gene and the accumulation of coconut fatty acids. Based on these results, we will conduct researches in the following three aspects: 1) Functional validation of FatB1, FatB2 and FatB3 gene; 2) Investigate the relationship between genotype and phenotype. Based on these results to identify elite allele locus; 3) Investigation and validation key amino variation between coconut and herbal oil crops. In this research we aim to provide theoretical basis for the improvement of coconut fatty acid components.

椰子脂肪酸成分非常特殊，以中低碳链饱和脂肪酸为主，FatB基因控制脂肪酸碳链延伸的终止反应，对碳链长度起着非常重要的作用。本研究拟克隆椰子FatB全长序列，探索该基因在椰子中低碳链脂肪酸合成过程中所起的作用。前期转录组及代谢组学研究展现：在椰子果肉发育的不同阶段，FatB基因的表达变化与椰子脂肪酸的积累具有较大关联，本研究拟在此基础上开展：1）验证FatB1、FatB2、FatB3的基因功能；2）研究FatB基因在105份椰子资源中的变异，并调查这些椰子资源的脂肪酸表型变异，采用关联分析，建立基因型变异与表型变异之间的关系，据此挖掘优异的等位基因变异；3）前期研究展现椰子FatB3上有5个特殊氨基酸位点，它们可能决定了该基因能终止中低碳链脂肪酸的合成，本研究拟将验证这些氨基酸位点的功能。项目的完成将为椰子脂肪酸性状的选育奠定理论基础。

前期的转录组及代谢组学研究发现，在椰子果肉发育的不同阶段，FatB基因的表达变化与椰子脂肪酸的积累具有较大关联，FatB基因控制脂肪酸碳链延伸的终止反应，对碳链长度起着非常重要的作用。因此，克隆控制椰子脂肪酸积累的关键基因（FatB），并验证这些基因在椰子不同脂肪酸的积累过程所起的作用，以揭示椰子中低碳链脂肪酸合成的分子机理。项目采用基因克隆及转化、回收及测序及气质联用检测技术，验证椰子FatB1,FatB2及FatB3基因与椰子脂肪酸的积累具有较大的关联，明确了椰子脂肪酸成分以中低碳链饱和脂肪酸为主，其中，FatB2、FatB3的表达变化与中低碳链脂肪酸的积累较一致。采用PCR扩增、Sanger双向测序技术、混合线性模型及气质联用检测技术，进行椰子基因型与表型变异间的关联分析，挖掘了328个SNP标记与脂肪酸性状显著相关，明确了3个优异等位基因变异，为椰子优异基因的改良利用开辟新途径。采用系统进化树、序列比对技术、克隆转化及气质联用检测技术，明确椰子FatB3基因上存在5个特殊的氨基酸位点，并找到2个决定椰子FatB3基因能够终止中低碳链脂肪酸合成的特殊氨基酸位点，即第165个位点（缬氨酸）、199个位点（丝氨酸）。本项目的研究成果明确该基因对椰子脂肪酸合成的调控机理，为椰子不良脂肪酸成分的遗传改良提供理论基础，同时为椰子优异基因变异的利用开辟新途径。