不同超长链脂肪酸延长酶基因FAE1芥酸合成功能的比较

作者：韩凤英; 王津; 胡馨月; 徐劲松; 许本波; 张学昆; 赵福永^*

来源：植物遗传资源学报, 2023, 24(02): 569-583.

DOI：10.13430/j.cnki.jpgr.20220913001

• FAE1
• 超长链脂肪酸
• 芥酸
• 生物合成
• 酵母表达

植物芥酸是在以FAE1(Fatty acid elongase 1)编码的β-酮脂酰-CoA合酶为关键限速酶的多酶复合体的催化下合成的，主要以TAG形式储存于种子中，是一种重要的油脂化工原料。不同植物来源的FAE1基因序列差异是导致其芥酸合成能力差异的根本原因。为分离和鉴定芥酸高合成能力的FAE1，本研究采用同源克隆法从油菜、海甘蓝、旱金莲和荷包蛋花等4种植物中克隆获得了12条正常编码的FAE1基因序列，并分别构建表达载体在酵母中进行诱导表达和芥酸含量比较分析。结果表明，源于不同植物的12条FAE1基因cDNA序列一致性介于52.1%～99.9%，氨基酸序列一致性介于49.9%～99.8%,FAE1基因具有明显的种属特性。酵母表达及GC-MS分析结果表明，源于绵油328、海甘蓝和荷包蛋花的8个FAE1基因具有超长链脂肪酸合成能力，其中CaFAE1-3合成芥酸能力最强（4.82%），其次为GjFAE1-1(4.53%),LdFAE1合成芥酸能力最弱（0.29%）;CaFAE1-3对C20∶1转化率可达95.39%，在高芥酸育种领域具有极大的应用潜力。另外4个源自阳光80和旱金莲的FAE1基因均不具有芥酸合成功能，因为GyFAE1-2、TmFAE1-1和TmFAE1-2在保守的半胱氨酸或（和）组氨酸位点存在突变，而GyFAE1-1存在1个R395K突变，导致酶活丧失。本研究增进了对FAE1基因结构与功能之间关系的认识，为油菜和海甘蓝的高芥酸育种及芥酸性状基因工程改良提供了科学依据。

• 单位
  长江大学; 生命科学学院