文档介绍：国家重点基础研究发展计划
973计划课题任务书
项目名称:油菜籽油脂形成的分子生物学机制及其代谢调控
课题名称:菜籽中油脂形成的主控基因及其调控机制
课题编号:2006CB101601
中华人民共和国科学技术部制
2006年09月01日
一、研究内容本课题将应用遗传学、生物化学、分子生物学和生物信息学等手段阐明影响油脂合成及调控的主要机理;克隆鉴定与油脂积累相关的主控基因和调节因子,并进行功能分析研究。在此基础上,探索明显提高油菜籽含油量的关键技术。本课题将为解决油菜生产中关键问题提供理论和技术基础。
本课题在学术思想上,突破了传统上研究油脂合成和调控局限于研究单个与脂肪酸代谢有关基因的思维模式,将系统地研究油菜中与油脂形成相关关键结构基因的表达谱,并和拟南芥菜中相应基因的表达进行对比,有助于阐明多倍体油料作物在脂肪酸合成和油份积累上的优势和进化方向。同时全面地研究转录和转录后水平油脂形成的调控机制,并研究与油脂形成相关关键结构基因、转录因子和microRNA之间的相互作用网络。本课题将在全面了解油脂形成和调控机制,大幅提高油菜种子含油量方面取得突破。主要研究内容如下:
1油菜油脂形成关键基因的研究
克隆油菜与油脂形成相关关键基因(主要是结构基因),利用课题2的作图群体对其进行定位,与课题2获得的与油脂积累相关的QTL进行比较。对上述关键基因进行时空表达谱分析,并与拟南芥中相应基因的表达进行比较。阐明多倍体油料作物在脂肪酸合成和油份积累上的优势和进化方向。通过在油菜种子中过量表达和抑制表达等方法考察所获重要基因对油脂合成和累积的影响。在上述基础上构建双元或多元表达载体,进行多基因的协同作用研究。
2油菜油脂合成相关的调控基因的研究
克隆油菜中与脂肪酸合成和积累相关的调控基因(主要为转录因子),包括OILY1,OILY2及在胚胎发生中晚期起主要作用的转录因子ABI3, FUS2, LEC1等及其家族成员。对所获得的转录因子进行定位,并与课题2获得的与油脂积累相关的QTL进行比较。在油菜中过量表达/抑制表达获得的重要的调控基因,研究它们如何调控油菜中脂肪酸代谢相关基因表达及糖代谢、蛋白质代谢与脂肪酸代谢的平衡。鉴定重要调控基因的靶位基因。
3油菜中与油脂合成相关microRNA的研究
用生物信息学的方法预测可能调节上述与油脂形成相关的关键结构基因和转录因子的microRNA。克隆预测的microRNA并进行定位,并与课题2获得的与油脂积累相关的
QTL进行比较。利用生物信息学和实验生物学相结合的方法,研究上述步骤中发现的microRNA在油菜脂肪酸代谢中的作用。预测数个重要microRNA的全部目标mRNA,构建由这些mRNA组成的基因表达调控网络。
二、预期目标克隆油菜与油脂形成相关的关键结构基因15-20个,研究它们的时空表达谱,阐明多倍体油料作物在脂肪酸合成和油份积累上的优势和进化方向;
系统探索2-3个重要基因独立和协同作用对油脂形成的影响;
获得调控油菜脂肪酸代谢的关键转录因子3-5个,系统研究其中2-3个重要转录因子对油菜中脂肪酸代谢相关基因表达及糖代谢、蛋白质代谢与脂肪酸代谢的平衡的调控;
克隆鉴定3-5个油菜中与油脂积累相关的miRNA,并阐明其中1-2个miRNA的功能;
发表SCI论文 6