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张猛教授团队在神经酸合成机理和应用方面取得新进展
发布时间:2020-11-18 15:43:05

近日,《Tree Physiology》杂志在线发表了西北农林科技大学农学院张猛教授团队题为《A 3-ketoacyl-CoA synthase 11 (KCS11) homolog from Malaniaoleifera synthesizes nervonic acid in plants rich in 11Z-Eicosenoic acid》的文章。该研究揭示了蒜头果神经酸合成的分子机理,鉴定出了蒜头果合成神经酸的相关基因,并将该基因在模式植物拟南芥和油料作物亚麻荠中成功表达,神经酸积累达到总脂肪酸的5%。西北农林科技大学农学院硕士毕业生李卓蔚博士研究生马世杰为论文共同第一作者,张猛教授为通讯作者。

该研究通过同源克隆方法,从蒜头果发育种子中分离出两个3-酮酰基-CoA合酶(KCS)同源基因。两个KCS基因在发育中的胚胎中表达,但在果皮中未检测到。根据系统发育分析,这两个KCS分别命名为MoKCS4和MoKCS11。在拟南芥中,MoKCS11基因的种子特异性表达导致约5%的神经酸积累,而MoKCS4基因的表达在脂肪酸组分上未表现出明显变化。值得注意的是,将相同的MoKCS11构建载体转化两个高芥酸甘蓝型油菜品种,并未产生预期的神经酸积累。相反,MoKCS11基因在十字花科油脂植物亚麻荠中的的过表达导致相似的神经酸积累水平,而亚麻荠中的顺-11-二十碳烯酸(20:1)含量与拟南芥相似。因此,蒜头果3-酮酰基-CoA合酶11(MoKCS11)可能具有对于顺-11-二十碳烯酸(20:1)的底物偏好。该研究描述了蒜头果果实中神经酸生物合成的相关分子机理,筛选出了参与神经酸积累的候选基因,初步验证了在油料作物上应用的可行性。

神经酸(24:1)是一种含有二十四个碳的超长链单不饱和脂肪酸,是人体神经和大脑组织的主要成分,在食品和制药行业中具有重要的应用。我国特有保护植物铁青科乔木蒜头果(Malaniaoleifera Chun et Lee)果实中含有高达约40%的神经酸,但该濒危树种仅存在与广西和云南交界的特殊地貌条件下,无法直接开发利用。研究蒜头果果实中神经酸生物合成和积累的分子机理,有助于在油料作物中合成和积累神经酸。

该研究得到国家、陕西省等项目的支持。

原文链接:https://academic.oup.com/treephys/advance-article-abstract/doi/10.1093/treephys/tpaa125/5919547?redirectedFrom="fulltext




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