全 文 ：书王海波，郭俊云，刘　潮，等．麻风树脂肪酸去饱和酶７基因的克隆及生物信息学分析［Ｊ］．江苏农业科学，２０１７，４５（２）：３１－３５．
ｄｏｉ：１０．１５８８９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００２－１３０２．２０１７．０２．００８
麻风树脂肪酸去饱和酶７基因
的克隆及生物信息学分析
王海波１，２，３，郭俊云２，刘　潮１，２，３，高　永１，２，３
（１．曲靖师范学院云南高原生物资源保护与利用研究中心，云南曲靖６５５０１１；２．曲靖师范学院生物资源与食品工程学院，云南曲靖 ６５５０１１；
３．云南省高校云贵高原动植物多样性及生态适应性进化重点实验室，云南曲靖６５５０１１）
　　摘要：质体型ω－３（Δ１５）脂肪酸去饱和酶（ＦＡＤ７）是多不饱和脂肪酸合成途径中催化亚油酸（Δ９，１２－Ｃ１８∶２）形成
α－亚麻酸（Δ９，１２，１５－Ｃ１８∶３，ＡＬＡ）的关键酶。基于麻风树低温锻炼转录组数据，通过逆转录ＰＣＲ（ＲＴ－ＰＣＲ）技术克隆
到麻风树ＦＡＤ７基因的全长ｃＤＮＡ，命名为ＪｃＦＡＤ７。结果表明，该ｃＤＮＡ序列全长１７９６ｂｐ，完整开放阅读框１３４１ｂｐ，
编码４４６个氨基酸，理论分子量为５１．１ｋｕ，等电点为８．９２。序列分析表明，ＪｃＦＡＤ７编码蛋白包含膜结合ＦＡＤ蛋白的
４个跨膜区、２个膜嵌合区、１个亚铁血红素结合基序及３个组氨酸簇等特征区域。构建系统进化树显示，麻风树
ＪｃＦＡＤ７蛋白与芍药（Ｐａｅｏｎｉａｌａｃｔｉｆｌｏｒａ）的亲缘关系最近。
　　关键词：麻风树；脂肪酸去饱和酶７（ＦＡＤ７）；基因克隆；生物信息学分析
　　中图分类号：Ｑ７８５　　文献标志码：Ａ　　文章编号：１００２－１３０２（２０１７）０２－００３１－０５
收稿日期：２０１５－１１－２３
基金项目：国家自然科学基金（编号：３１４６０１７９）。
作者简介：王海波（１９８０—），男，山西长治人，博士，副教授，硕士生导
师，主要从事植物逆境分子生物学研究。Ｔｅｌ：（０８７４）８９８７８９０；
Ｅ－ｍａｉｌ：ｂｏｃａｉ０４０６＠１６３．ｃｏｍ。
　　麻风树（ＪａｔｒｏｐｈａｃｕｒｃａｓＬ．）为喜温植物，原产于热带及
亚热带地区［１－２］，可形成优势种群落，现广布于２５°Ｎ～２５°Ｓ
之间，在我国云南、广西、四川、广东、海南等省（区）多有野生
种分布［２－３］。因其种子具有含油量高、油质好、可生产生物柴
油等优点，成为具有巨大开发潜力的能源树种。温度是影响
麻风树地域分布的主要限制因素，１０℃以下低温对麻风树有
致命的伤害［４－５］，可严重影响麻风树的产量、分布及其产业的
发展。因此，弄清麻风树低温冷害与抗冷性机制，进而培育抗
冷新品种，对于麻风树的基础与应用研究都有重要意义。
细胞膜的流动性和稳定性是细胞乃至整个植物体赖以生
存的基础［６］，细胞膜不仅是植物低温伤害的原初部位，也是
植物细胞感受低温的首要结构元件。大量研究证实，膜系中
脂肪酸的不饱和度或膜流动性与植物抗冷性密切相关。膜脂
的不饱和脂肪酸比例越大，膜流动性越强，植物的相变温度越
低，抗冷性越强［７－８］。高等植物不饱和脂肪酸生物合成始于
质体基质中的棕榈酰 －ＡＣＰ（ｐａｌｍｉｔｏｙｌ－ＡＣＰ，Ｃ１６∶０）和硬脂
酰－ＡＣＰ（ｓｔｅａｒｉｃ－ＡＣＰ，Ｃ１８∶０），硬脂酰 －ＡＣＰ被质体中可溶
性硬脂酰－ＡＣＰ去饱和酶（ｓｔｅａｒｉｃ－ＡＣＰｄｅｓａｔｕｒａｓｅ，简称ＳＡＤ
或ＦＡＤ１）催化形成油酰 －ＡＣＰ（ｏｌｅｉｃ－ＡＣＰ，Δ９－Ｃ１８∶１）
［９］。
棕榈酰－ＡＣＰ与油酰 －ＡＣＰ随后继续在质体内或被运往内
质网形成甘油酯，而棕榈酰 －ＡＣＰ被定位于质体膜上的棕榈
酰－ＡＣＰ去饱和酶（ｐａｌｍｉｔｏｙｌ－ＡＣＰｄｅｓａｔｕｒａｓｅ，简称 ＦＡＤ４或
ＦＡＤ５，属ω－６系列的膜整合蛋白）催化形成棕榈油酰－ＡＣＰ
（ｐａｌｍｉｔｏｌｅｏｙｌ－ＡＣＰ，Δ９－Ｃ１６∶１）。单不饱和脂肪酸（ｍｏｎｏｕｎ
ｓａｔｕｒａｔｅｄｆａｔｙａｃｉｄ，简称ＭＵＦＡ）分别由与内质网或质体膜结
合的ω－６（Δ１２）、ω－３（Δ１５）脂肪酸去饱和酶（ｆａｔｙａｃｉｄｄｅｓａｔ
ｕｒａｓｅ，简称ＦＡＤ）作用进一步去饱和，生成多不饱和脂肪酸
（ｐｏｌｙｕｎｓａｔｕｒａｔｅｄｆａｔｙａｃｉｄ，简称ＰＵＦＡ）的甘油酯［１０］。催化多
不饱和脂肪酸生成的脂肪酸去饱和酶主要有 ５种：ＦＡＤ２、
ＦＡＤ３、ＦＡＤ６、ＦＡＤ７和ＦＡＤ８，它们都属于膜整合蛋白（ＦＡＤ２、
ＦＡＤ３定位于内质网膜，ＦＡＤ６、ＦＡＤ７和 ＦＡＤ８定位于质体
膜），可分为ω－６型（也称为 Δ１２型）（包括 ＦＡＤ２、ＦＡＤ６）、
ω－３型（也称为 Δ１５型）（包括 ＦＡＤ３、ＦＡＤ７、ＦＡＤ８）两大
类［１１－１２］。ＦＡＤ７以ＮＡＤＰＨ－铁氧还蛋白为电子供体，催化亚
油酸（Δ９，１２ －Ｃ１８∶２）形成 α－亚麻酸（Δ
９，１２，１５ －Ｃ１８∶３，简称
ＡＬＡ）［１３］。本研究利用ＧｅｎＢａｎｋ中麻风树低温锻炼转录组数
据［１４－１５］，筛选并克隆到麻风树 ＦＡＤ７基因（ＪｃＦＡＤ７），并对其
进行生物信息学分析，为进一步研究 ＪｃＦＡＤ７基因的结构与
功能及该基因在麻风树三烯脂肪酸形成中的作用奠定基础。
１　材料与方法
１．１　材料与处理
供试麻风树种子采自云南省楚雄州元谋县。选取饱满的
麻风树种子，先用１．５％ ＣｕＳＯ４消毒２０ｍｉｎ，再用无菌水漂洗
５次，于２６℃恒温培养箱中吸涨２４ｈ［１６］。将吸涨的种子在无
菌水中漂洗３次，播于垫有５层用无菌水湿润的滤纸的白瓷
盘（２４ｃｍ×１６ｃｍ）中，于相对湿度７５％、昼—夜温度２６℃—
２０℃、光—暗周期１６ｈ—８ｈ的恒温培养箱中萌发５ｄ。之后
将发芽的种子播于消毒的培养土中并于同样恒温培养箱中培
养１５ｄ至第２张真叶展开。取第２张真叶材料，液氮速冻后
置于－８０℃冰箱中用于ＲＮＡ的提取。
１．２　菌株与主要试剂
大肠杆菌Ｔｒａｎｓ１－Ｔ１（ＤＨ５α）菌株，由笔者所在实验室
保存；ＴｒａｎｓＺｏｌＵｐ、ＤＮａｓｅＩ、ＴｒａｎｓＳｔａｒｔＴａｑＤＮＡ聚合酶、氨苄
—１３—江苏农业科学　２０１７年第４５卷第２期
网络出版时间：2017-02-16 16:13:19
网络出版地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/32.1214.S.20170216.1613.205.html
青霉素（Ａｍｐ）、５－溴－４－氯 －３－吲哚 －β－Ｄ－半乳糖苷
（Ｘ－ｇａｌ）、异丙基硫代半乳糖苷（ＩＰＴＧ）、２×ＥａｓｙＴａｑＰＣＲＳｕ
ｐｅｒＭｉｘ（＋ｄｙｅ，即已加６×ｌｏａｄｉｎｇｂｕｆｅｒ，ＰＣＲ产物可直接上样
电泳）、ＴｒａｎｓＳｃｒｉｐｔＴｗｏ－ＳｔｅｐＲＴ－ＰＣＲＳｕｐｅｒＭｉｘ、ＥａｓｙＰｕｒｅ
ＱｕｉｃｋＧｅｌＥｘｔｒａｃｔｉｏｎＫｉｔ、ＥａｓｙＰｕｒｅＰｌａｓｍｉｄＭｉｎｉＰｒｅｐＫｉｔ、
ｐＥＡＳＹ－Ｔ１ＣｌｏｎｉｎｇＫｉｔ、Ｔｒａｎｓ２ＫＰｌｕｓＩＤＮＡＭａｒｋｅｒ，购自北
京全式金生物技术有限公司；引物合成和测序由深圳华大基
因有限公司完成。
１．３　试验方法
１．３．１　总ＲＮＡ的提取及第１链ｃＤＮＡ的合成　取０．２ｇ麻风
树叶片材料，按照王海波等的方法［１３］，利用 ＴｒａｎｓＺｏｌＵｐ试剂
提取并纯化总ＲＮＡ。以ＡｎｃｈｏｒｅｄＯｌｉｇｏ（ｄＴ）１８为逆转录引物，
利用ＴｒａｎｓＳｃｒｉｐｔＴｗｏ－ＳｔｅｐＲＴ－ＰＣＲＳｕｐｅｒＭｉｘ合成第１链ｃＤＮＡ。
１．３．２　麻风树ＪｃＦＡＤ７基因全长ｃＤＮＡ的克隆　以与麻风树
同科的植物蓖麻（Ｒｉｃｉｎｕｓｃｏｍｍｕｎｉｓ）ＦＡＤ７全长 ｍＲＮＡ序列
（Ｌ２５８９７．１）为种子序列，对ＧｅｎＢａｎｋ中麻风树低温锻炼转录
组数据（ＧｅｎＢａｎｋ登录号：ＧＡＨＫ００００００００．１）的 ４５１７１条
Ｕｎｉｇｅｎｅｓ序列进行本地ＢＬＡＳＴ，得到麻风树ＪｃＦＡＤ７基因的序
列 ＣＬ１４９０．Ｃｏｎｔｉｇ２＿ＪＣ－ＣＫ＿１Ａ（ＧＡＨＫ０１００４４７６．１，
２０３５ｂｐ）。分析表明，该序列包含全长开放阅读框（ＯＲＦ）
（１３４１ｂｐ）。以此序列为基础设计全长 ｃＤＮＡ克隆引物，并
送深圳华大基因有限公司合成。引物序列：上游 Ｆ，５′－ＣＴＡ
ＣＡＧＡＣＧＡＴＡＧＡＧＡＡＣ－３′；下游 Ｒ，５′－ＧＡＡＣＡＡＡＴＧＡＴＡＧ
ＧＡＴＡＣ－３′。以“１．３．１”节中的反转录 ｃＤＮＡ为模板，使用
ＴｒａｎｓＳｔａｒｔＴａｑＤＮＡ聚合酶进行 ＰＣＲ扩增，扩增条件：９４℃
５ｍｉｎ→（９４℃ ３０ｓ，４８．８℃ ３０ｓ，７２℃ １．５ｍｉｎ，３５个循
环）→７２℃ ２０ｍｉｎ。扩增完成后用１％琼脂糖凝胶电泳检测
ＰＣＲ产物，利用ＥａｓｙＰｕｒｅＱｕｉｃｋＧｅｌＥｘｔｒａｃｔｉｏｎＫｉｔ从琼脂糖凝
胶中回收目的基因片段（１７９６ｂｐ），并与克隆载体 ｐＥＡＳＹ－
Ｔ１连接，转化大肠杆菌 Ｔｒａｎｓ１－Ｔ１感受态细胞，涂 ＬＢ抗性
平板（ＬＢ－Ａｍｐ＋＋ＩＰＴＧ＋Ｘ－ｇａｌ），过夜生长，挑取白斑菌落
进行菌落ＰＣＲ鉴定。阳性克隆取名为ｐＥＡＳＹ－Ｔ１－ＪｃＦＡＤ７，
并送深圳华大基因有限公司，利用 ｐＥＡＳＹ－Ｔ１质粒上的
Ｍ１３Ｆ、Ｍ１３Ｒ通用引物进行双向测序。
１．３．３　麻风树 ＪｃＦＡＤ７基因的生物信息学分析　利用
ＢｉｏＥｄｉｔ软件将ＪｃＦＡＤ７ｃＤＮＡ序列翻译成氨基酸序列，利用在
线工具ＰｒｏｔＰａｒａｍ计算蛋白质的理论分子量、等电点等基本参
数。利用在线工具 ＴＭＨＭＭ与 Ｐｒｏｓｃａｌｅ检测其跨膜结构与
亲／疏水特性。从ＧｅｎＢａｎｋ下载其他物种ＦＡＤ７氨基酸序列，
利用ＣｌｕｓｔａｌＸ进行序列相似性比对，然后用 ＭＥＧＡ软件通过
邻接法（ｎｅｉｇｈｂｏｕｒ－ｊｏｉｎｉｎｇ，简称ＮＪ）构建系统进化树，并采用
自展法（Ｂｏｏｔｓｔｒａｐｍｅｔｈｏｄ）进行检验。
２　结果与分析
２．１　麻风树ＪｃＦＡＤ７基因全长ｃＤＮＡ的克隆
以麻风树叶片ｃＤＮＡ为模板，扩增ＪｃＦＡＤ７基因ｃＤＮＡ的
全长序列，结果表明，扩增得到的产物长度约１．８ｋｂｐ（图１－
Ａ）。将目的条带切胶回收后与Ｔ／Ａ克隆载体ｐＥＡＳＹ－Ｔ１连
接，转化大肠杆菌，通过菌落 ＰＣＲ验证阳性克隆（图１－Ｂ）。
挑取阳性克隆过夜摇菌，并用Ｍ１３通用引物进行测序。
２．２　麻风树ＪｃＦＡＤ７基因的生物信息学分析
经测序分析，本研究克隆的麻风树ＪｃＦＡＤ７基因的 ｃＤＮＡ
序列全长１７９６ｂｐ，包含１个完整的开放阅读框（１３４１ｂｐ），
编码４４６个氨基酸（图２）。将 ＪｃＦＡＤ７编码框与其基因组序
列进行比对，发现ＪｃＦＡＤ７基因包含８个外显子、７个内含子。
ＰｒｏｔＰａｒａｍ分析结果显示，ＪｃＦＡＤ７编码的蛋白质分子量为
５１．１ｋｕ，理论等电点为８．９２。ＴＭＨＭＭ与Ｐｒｏｓｃａｌｅ分析表明，
ＪｃＦＡＤ７蛋白存在６段明显的疏水区域，与４段跨膜 α－螺旋
区、２段膜嵌合α－螺旋区相对应（图３）。另外研究表明，该
蛋白质在 Ｎ端、Ｃ端都不含信号肽，但 Ｎ端存在１个亚铁血
红素结合基序。
　　将克隆的麻风树 ＪｃＦＡＤ７基因翻译的氨基酸序列与
ＧｅｎＢａｎｋ下载的其他高等植物的 ＦＡＤ７进行序列相似性比
对，用邻接法构建系统进化树（图４）。ＦＡＤ７蛋白的物种名称
及ＧｅｎＢａｎｋ登录号：拟南芥（Ａｒａｂｉｄｏｐｓｉｓｔｈａｌｉａｎａ），ＮＭ＿１１１９５３．２；
垂枝桦（Ｂｅｔｕｌａｐｅｎｄｕｌａ），ＡＹ１３５５６５．１；二穗短柄草（Ｂｒａｃｈｙｐｏ
ｄｉｕｍｄｉｓｔａｃｈｙｏｎ），ＸＭ＿００３５５８１０９．２；欧洲油菜（Ｂｒａｓｉｃａｎａ
ｐｕｓ），ＦＪ９８５６９０．１；亚麻荠（Ｃａｍｅｌｉｎａｓａｔｉｖａ），ＸＭ＿０１０４６６５１６．
１；茶（Ｃａｍｅｌｉａｓｉｎｅｎｓｉｓ），ＫＣ８４７１６７．１；黄瓜（Ｃｕｃｕｍｉｓｓａｔｉｖｕｓ），
ＮＭ＿００１２８７４７５．１；播娘蒿（Ｄｅｓｃｕｒａｉｎｉａｓｏｐｈｉａ），ＥＦ１０５１６３．１；
油棕（Ｅｌａｅｉｓｇｕｉｎｅｅｎｓｉｓ），ＸＭ＿０１０９３９５５６．１；美洲油棕（Ｅｌａｅｉｓ
ｏｌｅｉｆｅｒａ），ＥＵ０５７６２０．１；猴面花（Ｅｒｙｔｈｒａｎｔｈｅｇｕｔａｔａ），ＸＭ＿
０１２９９４６３３．１；巨尾桉（Ｅｕｃａｌｙｐｔｕｓｇｒａｎｄｉｓ），ＸＭ＿０１００３２９０１．１；
大豆（Ｇｌｙｃｉｎｅｍａｘ），ＧＱ１４４９６２．１；野大豆（Ｇｌｙｃｉｎｅｓｏｊａ），
Ｌ２２９６５．１；草棉（Ｇｏｓｙｐｉｕｍｈｅｒｂａｃｅｕｍ），ＫＦ４６０１１８．１；陆地棉
（Ｇｏｓｙｐｉｕｍｈｉｒｓｕｔｕｍ），ＫＦ４６０１４４．１；雷蒙德氏棉（Ｇｏｓｙｐｉｕｍ
—２３— 江苏农业科学　２０１７年第４５卷第２期
ｒａｉｍｏｎｄｉ），ＮＭ＿００１３０９３５１．１；向日葵（Ｈｅｌｉａｎｔｈｕｓａｎｎｕｕｓ），
ＡＹ２５４８５８．１；苹果（Ｍａｌｕｓｄｏｍｅｓｔｉｃａ），ＮＭ＿００１２９３９８７．１；蒺藜
苜蓿（Ｍｅｄｉｃａｇｏｔｒｕｎｃａｔｕｌａ），ＸＭ＿００３６０４６１０．１；川桑（Ｍｏｒｕｓｎｏ
ｔａｂｉｌｉｓ），ＸＭ＿０１０１０３１２６．１；莲 （Ｎｅｌｕｍｂｏｎｕｃｉｆｅｒａ），ＸＭ＿
０１０２６６３１３．１；美花烟草（Ｎｉｃｏｔｉａｎａｓｙｌｖｅｓｔｒｉｓ），ＸＭ＿００９７９９１７２．
１；烟草（Ｎｉｃｏｔｉａｎａｔａｂａｃｕｍ），Ｄ７９９７９．１；茸毛烟草（Ｎｉｃｏｔｉａｎａ
ｔｏｍｅｎｔｏｓｉｆｏｒｍｉｓ），ＸＭ＿００９５９６０７４．１；橄榄（Ｏｌｅａｅｕｒｏｐａｅａ），
ＤＱ７８８６７４．１；芍药（Ｐａｅｏｎｉａｌａｃｔｉｆｌｏｒａ），ＫＰ２７１０３１．１；胡杨
（Ｐｏｐｕｌｕｓｅｕｐｈｒａｔｉｃａ），ＸＭ＿０１１００６４５８．１；马齿苋（Ｐｏｒｔｕｌａｃａｏｌ
ｅｒａｃｅａ），ＤＱ９９１２４９．１；蓖麻（Ｒｉｃｉｎｕｓｃｏｍｍｕｎｉｓ），Ｌ２５８９７．１；芝
麻（Ｓｅｓａｍｕｍ ｉｎｄｉｃｕｍ），Ｕ２５８１７．１；油桐（Ｖｅｒｎｉｃｉａｆｏｒｄｉ），
ＡＦ２００７１７．１；豇豆（Ｖｉｇｎａｕｎｇｕｉｃｕｌａｔａ），ＥＵ１８０５９６．１；葡萄（Ｖｉ
ｔｉｓｖｉｎｉｆｅｒａ），ＸＭ＿００２２７３７３８．２；玉米 （Ｚｅａｍａｙｓ），ＮＭ＿
００１２７９６１１．１；麻风树（Ｊａｔｒｏｐｈａｃｕｒｃａｓ，登录号暂缺）。结果显
示，单子叶植物如二穗短柄草与双子叶植物明显聚类为２支，
说明两者的ＦＡＤ７基因在进化上亲缘关系较远。在双子叶植
物中，不同科的植物分别聚类为单独１支，如豆科（Ｌｅｇｕｍｉｎｏ
ｓａｅ）的大豆、蒺藜苜蓿等，茄科（Ｓｏｌａｎａｃｅａｅ）的烟草、美花烟草
等，大戟科（Ｅｕｐｈｏｒｂｉａｃｅａｅ）的油桐、蓖麻等，十字花科（Ｂｒａｓｓｉ
ｃａｃｅａｅ）的拟南芥、油菜、播娘蒿等。大戟科的麻风树未与近
科物种蓖麻聚类在一起，而与芍药的亲缘关系更近，序列相似
性为７４．６％。
—３３—江苏农业科学　２０１７年第４５卷第２期
３　讨论
决定高等植物抗冷性强弱的主要是三烯脂肪酸（简称
ＴＡ，即Ｃ１８∶３、Ｃ１６∶３）的含量。目前，催化三烯脂肪酸合成的关
键ω－３去饱和酶ＦＡＤ３、ＦＡＤ７、ＦＡＤ８的研究也在逐渐深入。
根据电子供体不同可将 ω－３脂肪酸去饱和酶分为２类：一
类为ＦＡＤ３，定位于植物细胞的内质网，以细胞色素 ｂ为电子
供体，作用于磷脂酰甘油（ＰＧ）或其他磷脂；另一类为 ＦＡＤ７、
ＦＡＤ８，定位于植物细胞的质体，以铁氧还蛋白为电子供体，作
用于磷脂酰甘油、硫脂和半乳糖脂。ＦＡＤ３、ＦＡＤ７、ＦＡＤ８都具
有相似的蛋白序列结构特征，氨基端与羧基端位于膜的外侧，
保守性低，中间部位相对保守，包含４个跨膜区域及２段膜嵌
合区，在细胞质一侧存在 ３个极度保守的组氨酸簇（ＨＸ３／４
ＨＨ、ＨＸ２／３ＨＨ、ＨＸ２／３ＨＨ）与 Ｆｅ
２＋形成酶的催化活性中心［１７］
（图５）。
　　ＦＡＤ３基因编码内质网型ω－３脂肪酸去饱和酶，负责质
体内膜膜脂之外所有不饱和甘油酯的合成。目前已经从拟南
芥、油菜、大豆、红花菜豆（ＰｈａｓｅｏｌｕｓｅｏｃｃｉｎｅｕｓＬ．）、芝麻、甘蓝
（Ｂｒａｓｉｃａｏｌｅｒａｃｅａ）、亚麻（Ｌｉｎｕｍｕｓｉｔａｔｉｓｉｍｕｍ）、菠菜（Ｓｐｉｎａｃｉａ
ｏｌｅｒａｃｅａ）、番茄（Ｌｙｃｏｐｅｒｓｉｃｏｎｅｓｃｕｌｅｎｔｕｍ）、欧洲白桦（Ｂｅｔｕｌａ
ｐｅｎｄｕｌａＲｏｔ）、白苏［Ｐｅｒｉｌａｆｒｕｔｅｓｃｅｎｓ（Ｌ．）Ｂｒｉｔ］、紫苏［Ｐｅｒｉｌａ
ｆｒｕｔｅｓｃｅｎｓ（Ｌ．）Ｂｒｉｔｏｎ．］、云杉（ＰｉｃｅａａｓｐｅｒａｔａＭａｓｔ）、油桐
［Ｖｅｒｎｉｃｉａｆｏｒｄｉ（Ｈｅｍｓｌ．）ＡｉｒｙＳｈａｗ］、野毛豆（Ｇｌｙｃｉｎｅｓｏｊａ
Ｓｉｅｂ．ＥｔＺｕｃｃ．）、挪威云杉［Ｐｉｃｅａａｂｉｅｓ（Ｌ．）Ｋａｒｓｔ．］、麻风树
（ＪａｔｒｏｐｈａｃｕｒｃａｓＬ．）、油橄榄等植物中分离到 ＦＡＤ３基因。
Ｋｏｄａｍａ等研究表明，随着温度的降低，植物体内ＦＡＤ３ｍＲＮＡ
含量增加，进而亚麻酸的比例提高，而且 ＦＡＤ３基因的响应可
能依赖于翻译后水平的调控，涉及蛋白质的磷酸化共价修饰
调节作用［１８］。Ｙｕ等在番茄中过表达ＦＡＤ３基因，经过４℃低
温处理后，转基因番茄叶片中亚麻酸含量增加，植株地上部分
生物量高于对照植株，叶片中叶绿体膜系统超微结构和所有
亚细胞器的完整性均高于对照植株［１９］。ＦＡＤ７、ＦＡＤ８为
ＦＡＤ３的质体型同工酶。ＦＡＤ７基因的表达不受温度的调控，
—４３— 江苏农业科学　２０１７年第４５卷第２期
而ＦＡＤ８基因则属于温度敏感型表达，在转录、转录后水平都
受到调控，而酶活性的调控区域主要在 ＦＡＤ８的羧基末端。
目前 已 从 拟 南 芥、油 菜、甘 蓝、向 日 葵、玉 米、欧 芹
（Ｐｅｔｒｏｓｅｌｉｎｕｍｃｒｉｓｐｕｍ）、蓖麻、白桦（ＢｅｔｕｌａｐｌａｔｙｐｈｙｌａＳｕｋ．）、
新疆野苹果［Ｍａｌｕｓｓｉｅｖｅｒｓｉ（Ｌｅｄｅｂ．）Ｒｏｅｍ．］、大豆、芥菜、莱
茵衣藻（ＣｈｌａｍｙｄｏｍｏｎａｓｒｅｉｎｈａｒｄｔｉＤ．）、播娘蒿、黄瓜、洋桔梗
（ＥｕｓｔｏｍａｇｒａｎｄｉｆｌｏｒｕｍＳｈｉｎｎ．）、芝麻、仙客来（Ｃｙｃｌａｍｅｎｐｅｒｓｉ
ｃｕｍＭｉｌ．）等植物中分离到ＦＡＤ７基因。Ｋｏｄａｍａ等将从拟南
芥中克隆的叶绿体ω－３脂肪酸去饱和酶基因（ＦＡＤ７基因）
导入烟草中进行表达，发现转基因烟草中十六碳三烯酸、十八
碳三烯酸含量提高，其前体物质含量相应减少，在１℃低温下
表现出明显的抗寒性。表明ＦＡＤ７基因在叶绿体中主要负责
叶组织中三烯脂肪酸的形成，同时也有力地证明了三烯脂肪
酸水平的提高对植物耐寒性有非常重要的作用［２０］，这与
Ｄｏｍｉｎｇｕｅｚ等研究发现转 ＦＡＤ７基因番茄植株的抗寒性提高
的结果一致［２１］。１９９４年，Ｇｉｂｓｏｎ等首次分离到 ＦＡＤ８基因，
并进一步分析了 ＦＡＤ８、ＦＡＤ７基因的结构和功能特点，结果
表明，与其他已知去饱和酶基因及 ＦＡＤ７相比，在正常条件
下，ＦＡＤ８ｍＲＮＡ表达水平较稳定，但在低温条件下，其表达水
平会显著升高，证明ＦＡＤ８基因属于低温诱导基因，与植物的
抗冷性直接相关［２２］。目前，已经从拟南芥、玉米、籼稻（Ｏｒｙｚａ
ｓａｔｉｖａＬ．ｓｓｐ．ｉｎｄｉｃａＫａｔｏ）、白桦、豇豆、油菜、马齿苋、播娘蒿
等植物中分离到ＦＡＤ８基因。Ｗａｎｇ等将ＦＡＤ８基因在水稻中
过表达，发现转基因品系中十六碳三烯脂肪酸和亚麻酸含量
均增加，２℃处理７ｄ后，转基因植株受损伤程度明显低于对
照植株［２３］。
研究发现，植物组织中不饱和脂肪酸含量一般占脂肪酸
总量的７５％以上，而植物组织的不饱和脂肪酸组成在很大程
度上受脂肪酸去饱和酶种类和数量的调控，深入了解脂肪酸
去饱和酶的种类、数量及其编码基因的各种性质对于定向改
变植物的脂肪酸组成具有重要的理论和实际意义。本研究首
次克隆到能源植物麻风树的 ＦＡＤ７基因，该基因为控制 α－
亚麻酸系列多不饱和脂肪酸合成的关键酶基因，深入研究该
基因的结构特征、表达方式对于阐明麻风树不饱和脂肪酸与
抗冷性的关系具有较好的指导作用。
参考文献：
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—５３—江苏农业科学　２０１７年第４５卷第２期