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生物技术通报
BIOTECHNOLOGY BULLETIN 2011 年第 11 期
缺刻缘绿藻脂肪酸延长酶基因在拟南芥中的表达分析
于水燕" 陈颢# 周志刚"
(1上海海洋大学 农业部水产种质资源与利用重点开放实验室 上海高校水产养殖 E-研究院，上海 201306;
2国家海洋局第一海洋研究所，青岛 266061)
摘 要: 缺刻缘绿藻(Myrmecia incisa)系单细胞淡水绿藻，能够大量合成并积累花生四烯酸(arachidonic acid，ArA，20:4
$6) ，尤其在氮饥饿条件下。基于该绿藻中的延长酶基因序列构建双元表达载体，通过根癌农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)
介导侵染拟南芥(Arabidopisis thaliana) ，筛选得到携带 MiFAE 基因的拟南芥转化株。在转基因第 3 代(T3)植株中应用 PCR
扩增目的基因片段和 GUS染色，分别在 DNA、mRNA和表达水平上均成功地检测到 MiFAE 基因的存在。GC-MS 对不同组织
甲酯化的脂肪酸进行检测，结果表明，在转基因的拟南芥营养生长期的叶片中，十六碳三烯酸(hexadecaterienoic acid，C16:
3%7，10，13)和&-亚麻酸(&-linolenic acid，C18:3%9，12，15，ALA)在总脂肪酸中的百分含量与对照组相比明显下降，分别由 10. 5%和
41. 5%降到 1. 8%和 19. 6%。结合 GUS染色结果，推测这些减少的产物可能通过外源 MiFAE基因的作用，直接参与了蜡质或
角质的合成代谢途径。
关键词: 缺刻缘绿藻 花生四烯酸 脂肪酸延长酶 农杆菌 拟南芥
Expression of a Fatty Acid Elongase Gene from Myrmecia incisa in
Arabidopsis thaliana Mediated by Agrobacterium tumefaciens
Yu Shuiyan" Chen Hao2 Zhou Zhigang"
(1Key Laboratory of Genetic Resources and Their Applications in Aquaculture，Aquaculture E-Institute of Shanghai Municipal Education
Commission，Shanghai Ocean University，Shanghai 201306;2The First Institute of Oceanography，SOA，Qingdao 266061)
Abstract: Myrmecia incisa is a green coccoid freshwater microalga，which is rich in arachidonic acid (ArA，C20:4 $6，
Δ5，8，11，14) ，especially grown under nitrogen starvation stress． Based on a cloned fatty acid elongase gene (MiFAE)from M． incisa，a
binary vector，pC-MiFAE，was constructed from pCAMBIA1301． It was transformed into Arabidopsis thaliana mediated by Agrobacteri-
um tumefaciens，and hygromycin-resistant plants were selected． The MiFAE gene was detected being integrated in the plant genomes of
T3 generation transformants． It has been transcripted and translated normally as revealed by RT-PCR and GUS staining，respectively．
GC-MS analysis of fatty acids of leaves in vegetative growth from transgenic plants showed that the hexadecaterienoic acid (C16:
3%7，10，13)and &-linolenic acid (C18:3%9，12，15，ALA)decreased from 10. 5% and 41. 5% in wild type to 1. 8% and 19. 6%，respec-
tively． Unfortunately，no corresponding elongated products of these two decreased fatty acids were detected by GC-MS． Regarding to
the GUS staining result，these decreased fatty acids were supposed to participate in the other metabolic pathways such as the biosynthe-
sis of wax or cutin via a step where MiFAE gene worked possibly．
Key words: Myrmecia incisa Arachidonic acid Fatty acid elongase Agrobacterium tumefaciens Arabidopsis thaliana
收稿日期:2011-05-24
基金项目:国家自然科学基金资助项目(30972243) ，国家高技术研究发展计划课题(2009AA064401) ，教育部留学回国人员科研启动基金资助
项目，上海市教育委员会科研创新项目(09ZZ167) ，海洋生物学重点学科资助项目(J50701)
作者简介:于水燕，女，博士研究生，研究方向:藻类生物技术;E-mail:yushuiyan1982@ 163． com
通讯作者:周志刚，男，博士，教授，博士生导师，研究方向:藻类学及藻类生物技术;E-mail:zgzhou@ shou． edu． cn
缺刻缘绿藻(Myrmecia incisa Reisigl)H4301 在
氮饥饿胁迫下能够大量合成并积累花生四烯酸
(arachidonic acid，ArA，20:4 $6) ，其含量达到藻细
胞干重的 7. 03%［1］。这一含量是目前已知藻类中
ArA绝对含量较高的，因此缺刻缘绿藻极有希望被
作为 ArA合成代谢途径研究的候选生物物种［2］，而
2011 年第 11 期 于水燕等:缺刻缘绿藻脂肪酸延长酶基因在拟南芥中的表达分析
且有可能成为利用大型光生物反应器以工业化规模
生产 ArA的潜在物种［3 － 5］，但目前人们对 ArA 在该
绿藻中的合成途径和大量累积的分子机理了解甚
少。自该藻中克隆与 ArA 合成有关的脂肪酸延长
酶及去饱和酶等基因，并将这些基因转到异源模式
生物中进行功能鉴定，有利于 ArA 合成代谢途径的
解析、合成与积累分子机理及调控模式的探讨。
拟南芥(Arabidopisis thaliana)作为模式生物，其
基因组计划已完成，遗传背景清楚，且转基因的平台
相当成熟。在拟南芥叶片中，仅存在十八碳脂肪酸
而不存在二十碳及其二十碳以上的脂肪酸，而对作
用于十八碳多不饱和脂肪酸(polyunsaturated fatty
acid，PUFA)的延长酶来说具有可以作用的底物，且
产物为二十碳的脂肪酸作为植株里的新的脂肪酸可
以被直接地检测到［6］。James 等［6］首次分离得到拟
南芥的脂肪酸延长酶(FAE1)基因。该延长酶基因
的表达存在特异性，仅在种子中特异表达，以合成种
子的三酰甘油和 C20、C22 脂肪酸［7］。Millar 等［8］研
究了 FAE1 基因的异位表达，表明在叶片中表达该
基因可以导致饱和、单不饱和、多不饱和的 C20、C22
脂肪酸的合成。根癌农杆菌(Agrobacterium tumefa-
ciens)是一种革兰氏阴性土壤细菌，能够通过感染植
物的伤口，将其 Ti质粒上一段含有植物激素和冠瘿
碱合成酶基因的 DNA 转移并整合至植物受体的基
因组中。目前已成功利用根癌农杆菌介导的双元
Ti载体系统，对多种生物细胞进行基因转移，包括
真菌［9］和人类细胞［10］。
因此，本研究基于已经克隆得到的延长酶 Mi-
FAE基因及其特征分析［11］，构建表达载体，通过农
杆菌介导转基因到高等植物拟南芥中，鉴定延长酶
基因的功能，旨在为进一步探讨延长酶在缺刻缘绿
藻合成和积累 ArA中的作用奠定基础。
1 材料与方法
1． 1 材料
1． 1． 1 物种、质粒及主要试剂 缺刻缘绿藻来自
CAUP(Culture collection of algae of Charles University
of Prague) ，由暨南大学张成武教授馈赠。双元表达
载体 pCAMBIA1301 和农杆菌 av3130 菌株由南京大
学卢山老师赠送。拟南芥哥伦比亚生态型由上海交
通大学张大兵老师赠送。大肠杆菌(Escherichia co-
li)DH5α高效率感受态细胞购自天根生化科技(北
京)有限公司。
pMD19-T载体、反转录试剂盒、Ex Taq 酶、限制
性内切酶 NcoⅠ和 BglⅡ、T4 DNA 连接酶均购自宝
生物工程(大连)有限公司。Murashige-Skoog、蔗糖、
卡那霉素、潮霉素、MES、6-BA、Silwet L-77 等均购自
Sigma公司。利福平、庆大霉素、X-Gluc 及其它试剂
购自生工生物工程(上海)有限公司。引物合成和
测序均由生工生物工程(上海)有限公司完成。
1． 1． 2 培养基及染色液 LB 培养基:1%蛋白胨、
0. 5%酵母提取物、1% NaCl。PNS营养液(1 L) :含 5
mL 1 mol /L KNO3、2 mL 1 mol /L Ca(NO3)2·4 H2O、
2 mL 1 mol /L MgSO4·7H2O、2. 5 mL 20 mmol /L Fe·
EDTA、2. 5 mL 1 mol /L 磷酸缓冲液(pH5. 5)、1 mL
微量元素。渗透培养基(1 L) :1 /2 ’Murashige-Sk-
oog、5%蔗糖、0. 5 g MES、用 KOH 调至 pH5. 7;再加
10 (L 1 mg /mL的 6-BA母液和 200 (L Silwet L-77。
GUS染液(100 mL) :1 mol /L Na2 HPO4 5. 77 mL、1
mol /L NaH2PO4 44. 23 mL、K3F3(CN)6 0. 1 g、EDTA
0. 3 g、NP-40 0. 1 mL、蒸馏水 80 mL定溶至 100 mL，
加 X-Gluc 0. 075 g。
1． 2 方法
1． 2． 1 缺刻缘绿藻的培养和总 RNA 的提取 将藻
接种于 BG-11液体培养基［12］，在 25℃和 115 μmol pho-
tons /m2s的光照培养箱中培养，光周期为14 h∶ 10 h(光
照 ∶ 黑暗) ，每天不定期地摇动。待长至指数生长
期，4℃下 5 500 r /min 离心 10 min，收集藻细胞，用
灭菌去离子水洗涤两次并离心收集，用液氮速冻，－
80℃保存备用。参照已报道的文献［13］，采用 TRIzol
试剂法抽提总 RNA。按照 TaKaRa的反转录试剂盒
进行反转录得到 cDNA。
1． 2． 2 MiFAE基因的表达载体构建 根据 pCAM-
BIA1301 载体和 MiFAE 基因的 ORF 序列特征设计
引物 e3NBF(5-GCCCATGGCATTGACGGCGGC-3，
下划线表示 NcoⅠ酶切位点序列)和 e3NBR(5-
GAAGATCTTTACTGCGGCTTTTGCTTG-3，下划线表
示 BglⅡ酶切位点序列)。进行 PCR扩增，反应体系
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生物技术通报 Biotechnology Bulletin 2011 年第 11 期
25 (L:PCR缓冲液 2. 5 (L、dNTP 2 (L、Mg2 + 2 (L、
cDNA模板 2 (L、引物 e3NBF 和 e3NBR 各 1 (L、Ex
Taq酶 0. 25 (L、无菌水 14. 5 (L。扩增反应程序:
94℃预变性 5 min;94℃变性 30 s，68℃退火 30 s，
72℃延伸 2 min，35 个循环;最后 72℃延伸 10 min。
PCR产物经割胶回收后连接至 pMD19-T 载体中并
转化大肠杆菌 DH5α感受态细胞。筛选得到的阳性
克隆经 PCR及酶切鉴定后进行测序验证。
从大肠杆菌中抽提 pMD19T-MiFAE 质粒，用限
制性内切酶 NcoⅠ和 BglⅡ进行双酶切消化反应，同
时对 pCAMBIA1301 质粒也进行同样双酶切反应。
反应体系为 4 (L 的 10 × K 缓冲液，4 (L 的 0. 1%
BSA，DNA≤2 (g，NcoⅠ及 BglⅡ各 1 (L，加无 RNase
水至 20 (L。反应于 37℃消化 4 h。割胶回收酶切
后的目的片段，并用 T4 DNA连接酶将酶切后的 Mi-
FAE基因片段与 pCAMBIA1301 片段连接得到重组
载体 pC-MiFAE。连接反应体系为 2. 5 (L 的缓冲
液，DNA约 0. 3 pmol(MiFAE 基因片段) ，载体 DNA
约 0. 03 pmol(pCAMBIA1301 片段) ，1 (L的 T4 DNA
连接酶，加无 RNase水至 25 (L。于 16℃连接过夜。
连接后转化大肠杆菌 DH5α 感受态细胞，卡那霉素
抗性挑取阳性克隆经 PCR 及酶切鉴定后进行测序
验证。从大肠杆菌中抽提 pC-MiFAE 质粒，－ 20℃
保存备用。
1． 2． 3 重组双元表达载体电击转化农杆菌 保存
的农杆菌接种复苏培养(3 mL)28℃ 培养过夜，
1∶ 100放大培养(300 mL 的 LB 培养基) ，以 250
r /min转速振荡培养至 OD = 0. 5(约 4 － 5 h)。冰上
冷却，4℃，5 000 r /min 离心 10 min。1 mmol /L
HEPES(pH7. 0)洗涤 3 － 4 次(每次 20 mL)。10%甘
油洗涤一次。溶于 3 mL 10%甘油中，100 (L 每管于
－80℃保存备用。利用电穿孔仪(Bio-Rad)电击，将
重组的载体 pC-MiFAE 转化上述制备好的农杆菌感
受态细胞。卡那霉素抗性筛选获得转基因的农杆菌
菌株。
1． 2． 4 拟南芥的转化和筛选 按上述方法培养转
基因农杆菌菌株，待菌液 OD600在 1. 2 － 1. 6 之间，室
温 5 000 r /min 离心 10 min，弃上清，将农杆菌悬浮
于渗透培养基里，使 OD600在 0. 8 左右。先将拟南芥
植株上已长出的果荚及开的花剪掉，再将农杆菌悬
浮液直接喷洒至整个植株，以花序为主。盖上透明
的塑料盖子以保持湿度，移入人工气候培养箱避光
培养 2 － 3 d，然后正常光照培养。一周后再重复转化
一次。待转化的亲本成熟后，采收种子。种子消毒，
先用70%乙醇浸泡10 min，在处理过程中要不时地使
种子悬浮，并换一次 70%乙醇。最后用无菌水洗 4
次。处理后的种子用0. 1%琼脂糖凝胶溶液均匀涂布
在含潮霉素的 1 /2 Murashige-Skoog固体培养基表面。
待能够发芽的植株生长至有 4 － 6 片真叶时，即可移
栽至含过饱和 PNS营养液的人工土壤中生长。
1． 2． 5 转基因植株的分子生物学验证 应用
CTAB方法按照参考文献［14，15］抽提拟南芥叶片
的基因组 DNA。应用引物 e3NBF 和 e3NBR 进行
PCR扩增验证，反应体系和反应条件同上。抽提拟
南芥的叶片、茎、花、未成熟的角果、成熟种子的总
RNA，按照 TaKaRa 的反转录试剂盒进行反转录得
到 cDNA。应用上述 e3NBF和 e3NBR引物进行 RT-
PCR扩增验证，反应体系和反应条件同上。取拟南
芥的叶片按照参考文献［16］的方法进行 GUS染色。
1． 2． 6 气相色谱 －质谱(GC-MS)联用分析脂肪酸
分别取营养生长时期的叶片，生殖生长时期的叶
片、茎、花、未成熟的角果、成熟的种子应用甲醇-硫
酸的方法甲酯化。GC-MS 联用时，气相色谱的色谱
柱为 HP-5MS 5% Phenyl Methyl Silox(30 m × 250
μm ×0. 25 μm)连接 MS 四极杆。升温程序 50℃保
持 1 min，以 10℃ /min升至 150℃保持 1 min，然后再
以 4℃ /min升至 250℃保持 3 min，运行时间 40 min。
氦为载气体，初始值 50℃，压力 7. 652 2 psi，流速 1
mL /min，平均速率 36. 445 cm /s，滞留时间 1 min，流
速 1 mL /min，运行时间 40 min。MS 采集参数选用
EMV模式，跟踪检测的离子能为 70 eV。
2 结果
2． 1 pC-MiFAE双元表达载体的构建与转化农杆菌
经过基因克隆、双酶切、连接等步骤，缺刻缘绿
藻脂肪酸延长酶 MiFAE 基因被成功地重组到双元
表达载体 pCAMBIA1301 上，命名为 pC-MiFAE。该
基因的 ORF 直接位于 Camv 35S 强启动子下游和
GUS基因上游，GUS可以作为报告基因进行后续的
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2011 年第 11 期 于水燕等:缺刻缘绿藻脂肪酸延长酶基因在拟南芥中的表达分析
试验验证。载体构建过程中，对每一步 TA 克隆的
菌液都进行测序，确信序列的准确性。用电击法将
pC-MiFAE转化农杆菌，在含卡那霉素固体培养基
中筛选，挑选单菌落，液体培养后，进行菌落 PCR 验
证，成功地扩增到目的条带，说明外源的 MiFAE 基
因存在于农杆菌中。将有目的条带的菌落测序，结
果表明序列完全正确，说明基因未发生碱基突变。
2． 2 转基因拟南芥植株的筛选
外源的 MiFAE 基因通过构建的双元表达载体
由农杆菌转到拟南芥中，在 35S 启动子控制下进行
转录和翻译。双元表达载体中编码潮霉素抗性的基
因在植物中由 35S 启动子控制下的转录，可以通过
潮霉素抗性筛选转化株。农杆菌两次侵染的植株作
为亲本(T1) ，成熟后收集种子。将 T1 代的种子悬
滴在含有潮霉素的 1 /2 Murashige-Skoog 培养基上，
筛选植株。在 MS 培养基上生长的 T2 代植株，最初
长有两片子叶时的成活率还是相当高的，约占平板
上涂布种子的 50%。但是随着植株营养生长的进
行，当长到 4 － 6 片真叶时，仅有很少一部分的植株
能够长大，约占 0. 7% －1%。
2． 3 外源 MiFAE基因在拟南芥中的验证
经潮霉素抗性筛选出的植株作为 T2 代植株，为
了使目的基因能稳定地遗传，我们又接种了一代作
为 T3 代，后续的试验均在 T3 代中进行。点种 T3 代
植株，从营养生长植株的表型上来判断，野生型的对
照组、转空载体的对照组以及转基因株均没有明显
的变化，在生长速度、高度和开花时间等方面也没有
明显的差异，说明转入的外源基因对植株的表型无
显著的影响。接着，抽提对照组和转基因组植株的
基因组 DNA，利用MiFAE基因的特异引物进行 PCR
验证，结果(图 1)表明在对照组没有目的条带，而在
转基因组的所有植株叶片中都存在着目的条带。该
结果说明拟南芥基因组稳定携带着转入的外源 Mi-
FAE基因。
M． DL2000 分子量标准;1-6．转 pC-MiFAE 的拟南芥叶片 PCR 产物;
7．转空载体的对照组;8．野生型对照组
图 1 以拟南芥叶片 DNA为模板的 PCR产物图
同时，抽提转基因植株如叶片、茎、花、未成熟的
角果等不同组织的 RNA，经反转录成 cDNA，在转录
水平上检测了转入外源 MiFAE 基因的转录情况。
结果(图 2)显示，在叶片、茎、花和未成熟角果的
cDNA 中，均扩增得到与目的基因大小相当的片段
条带，证明转入的 MiFAE 外源基因能正常转录，且
无明显的组织特异性。
图 2 以转MiFAE基因拟南芥不同组织的 cDNA
为模板的 PCR产物电泳图
随后，我们用 GUS 染色方法研究 MiFAE 作为
异源基因在拟南芥植株中的翻译情况。如图 3 所
示，野生型对照组的叶片中没有蓝色斑点沉积，而转
基因组的叶片均出现了蓝色斑点。在转空载体的对
照组中，蓝色斑点几乎分布整个叶片，而转 MiFAE
基因组叶片大部分也存在蓝色斑点，但在表皮毛基
部蓝色更集中、更显著(图 3)。该结果表明，MiFAE
基因在拟南芥中已异源表达。
1．野生型对照组;2．转空载体的对照组;3，4． 转外源延长酶
基因 pC-MiFAE植株，4 为 3 部分放大 2. 5 倍(图中阴影部分
为蓝色斑点)
图 3 拟南芥叶片的 GUS染色结果
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生物技术通报 Biotechnology Bulletin 2011 年第 11 期
2． 4 GC-MS分析转基因拟南芥的脂肪酸
GC-MS 检测结果表明，在生殖生长期时，转
MiFAE 基因植株的叶片、茎、花、未成熟的角果、
成熟的种子等不同组织脂肪酸组成和含量，与野
生型对照组及转空载体对照组相比，均未发生显
著的变化。但在营养生长期的叶片中发现，十六
碳三烯酸(hexadecaterienoic acid，C16:3 %7，10，13)
和&-亚麻酸(&-linolenic acid，C18:3 %9，12，15，ALA)
这两种脂肪酸占总脂肪酸的百分含量发生了明
显的改变(图 4) ，与对照组相比较，分别由
10. 5%和 41. 5%降到 1. 8%和 19. 6%，分别只有
对照组的 1 /5 和 1 /2(表 1) ，但未检测到相应的
延长产物。考虑到叶片 GUS 染色结果(图 3) ，推
测这些明显减少的脂肪酸可能直接参与了蜡质
和角质的合成代谢过程，这有待于进一步的
探讨。
表 1 拟南芥叶片中脂肪酸的组分
C16:0 C16:3 C18:2 C18:3
野生型对照组 12. 698 ) 1. 252 10. 486 ) 0. 196 15. 284 ) 0. 88 42. 867 ) 2. 131
转空载体的对照组 12. 453 ) 0. 247 10. 579 ) 0. 420 15. 661 ) 0. 564 41. 508 ) 1. 619
转外源延长酶基因 pC-Mi-
FAE植株
22. 291 ) 2. 103 1. 841 ) 1. 597 22. 347 ) 0. 814 19. 621 ) 1. 8
3 讨论
本研究的 PCR结果证明，缺刻缘绿藻脂肪酸延
长酶基因 MiFAE 已通过农杆菌介导整合于拟南芥
的基因组中(图 1) ，该基因能正常转录且无组织特异
性(图2) ，当在叶片中用GUS染色发现目的基因也表
达(图 3) ，但通过 GC-MS来检测营养生长的叶片，虽
未发现 C20甚至更长的脂肪酸(图 4) ，但发现十六碳
三烯酸及 ALA已发生显著性减少(图 4，表 1)。
Qi等［17］从金藻中克隆得到 IgASE1 基因编码
%9延长酶，将 IgASE1 转基因到拟南芥中直接在叶
片中发现了%9 延长酶作用于亚油酸(linoleic acid，
C18:2%9，12，LA)和 ALA，其产物分别为二十碳二烯
酸(eicosadienoic acid，C20:2%11，14，EDA)和二十碳
三烯酸(eicosatrienoic acid，C20:3%11，14，17，ETrA)。
成功地构建了$3 家族的“%8 分支途径”，在这个途
径中去饱和作用及延长作用都与经典的“%6 分支途
径”中的不同。但是 MiFAE基因在转基因植株中未
能检测到作用的产物，暗示其可能不是作为%9 延长
酶起作用的。而在经典的“%6 分支途径”中主要是
由%6 延长酶作用于碳链的延长。MiFAE 基因与地
钱 (Marchantia polymorpha L．)的 % 6 延 长 酶
(MpELO1)基因和海洋绿藻 (Ostreococcus tauri
Courties et Chrétiennot-Dinet)的%6-C18-PUFA-延长
酶(OtELO1)基因具有 50%及以上的同源性［11］，充
分说明 MiFAE 基因应该是和 MpELO1、OtELO1 基
因同属于%6 延长酶［11，18，19］。
高等植物中，脂肪酸去饱和酶和延长酶的作用，
因底物不同差异很大，如去饱和酶的底物要求是磷
脂偶联的脂肪酸，而延长酶作用的底物是酰基-
CoA［20］。酰基转移酶能够有效地将 PUFA 在酰基-
PC库和酰基-CoA 库间转移，但高等植物的酰基转
移酶，当在有外源基因被整合时，难以有效地行使它
的作用［21，22］，将去饱和的产物从 PC 库转移到酰基-
CoA 库，从而可能阻碍了后续的延长反应［23，24］。
Domergue等［25］在转基因的酵母中发现 ArA 和 EPA
的产量低，推测可能是由于在酰基-CoA 库中缺少%
6-去饱和酶的产物，或者是未将脂肪酸快速的转移，
或是细胞内去饱和作用及延长作用的不同发生部位
所导致。据此推测，若在目前获得的转 MiFAE 基因
拟南芥植株中再转入一个%6-去饱和酶基因，可能就
会检测到预料的产物，这部分工作有待进一步完善。
在营养生长时期的转基因植株叶片中发现十六
碳三烯酸和 ALA 含量明显下降，但应用 GC-MS 未
检测到相应的延长产物，推测这些减少的脂肪酸
成分可能参与了其它的代谢途径。GUS染色显示，
29
2011 年第 11 期 于水燕等:缺刻缘绿藻脂肪酸延长酶基因在拟南芥中的表达分析
A:GC检测叶片的脂肪酸甲酯;a．野生型对照组;b．转空载体的对照;c．转外源延长酶基因 pC-MiFAE植株;
B:GC-MS分析发生变化的脂肪酸;1．软脂酸;2．十六碳三烯酸;3．亚油酸;4． &-亚麻酸
图 4 GC-MS检测拟南芥营养生长期叶片的脂肪酸
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生物技术通报 Biotechnology Bulletin 2011 年第 11 期
外源的延长酶基因主要集中在叶片的表皮及表皮毛
里表达。表皮的蜡质和角质作为植物表面的疏水性
屏障阻止水分流失，同时也作为植物抵御细菌和真
菌的第一道屏障抵御生物性胁迫［26，27］。在蜡质或
角质的生物合成代谢过程中，需要延长酶作用产生
极长链脂肪酸［28］，这些脂肪酸进一步被修饰成为
醛、烷、酮，再参与膜脂、角质或蜡质的合成［29］。十
六碳三烯酸和 ALA属于三烯脂肪酸，是高等植物细
胞膜脂类的主要组成成分，同时还是茉莉酸和氧化
脂类物质的前体物质，这些是植物应对环境胁迫需
要的重要物质［30］。转基因的拟南芥植株中，被整合
的外源 MiFAE基因可能作为一个辅助因子，迫使脂
肪酸流向了蜡质或角质的合成，这有待于进一步
探索。
4 结论
本研究主要通过农杆菌介导将缺刻缘绿藻脂肪
酸延长酶 MiFAE 基因整合于拟南芥的基因组中。
在转基因拟南芥营养生长期的叶片中通过 GC-MS
检测，发现十六碳三烯酸和&-亚麻酸在总脂肪酸中
的百分含量与野生型相比显著下降，推测这些减少
的产物可能是受到外源 MiFAE 基因的作用，参与如
蜡质或角质的合成代谢途径中，为利用拟南芥进一
步探讨延长酶基因的功能提供参考。
参 考 文 献
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