大豆(Glycine max L.)是重要的植物蛋白和食用油来源。作为油料作物,大豆油占全世界食用油总量的31%。大豆油主要成分为三酰甘油,是由游离脂肪酸经过酯化作用与甘油连接而成。脂肪酸分为饱和脂肪酸与不饱和脂肪酸两类,饱和脂肪酸烃类基团全部由单键构成,主要有棕榈酸、硬脂酸两类,不饱和脂肪酸烃基部分基团包含碳-碳双键,主要有油酸、亚油酸、亚麻酸。脂肪酸组成的种类和配比决定大豆油脂的品质。大豆不饱和脂肪酸中的油酸,被认为是“安全脂肪酸”,它具有抗氧化、降低胆固醇、降血脂、有利于心脑血管健康的作用,可有效提升免疫力。因此挖掘和鉴定油酸相关的功能基因是大豆油脂改良的重要方向。本试验旨在鉴定FAT家族基因明确其功能,为利用基因工程手段培育高油酸大豆新品系提供理论基础。酰基-ACP硫酯酶FAT分为Fat A和Fat B两类。FATA主要催化C18:1-ACP形成C18:1,Canagliflozin抑制剂FATB主要催化8C-18C的饱和脂酰-ACP形成8:0C～18:0C。本研究克隆了大豆FAT家族基因中的12个基因,包含2个FATAs和10个FATBs基因,并对这12个基因进行了生物信息学及表达模式分析,并在拟南芥中进行了功能分析,显示GmFATA1、GmFATA2、GmFATB1A和GmFATB1B能显著提高饱和脂肪酸含量。由于FATA的基因功能并未被分析,利用农杆菌介导大豆子叶节的遗传转化方法将GmFATA1、GmFATA2两个基因转入大豆中,进一步明晰FATA在大豆油脂合成途径中的功能。主要试验结果如下:1.以大豆品种‘Williams82’为材料克隆了酰基-ACP硫酯酶FAT家族的12个基因,其中包含FATA亚家族基因2个基因:GmFATA1、GmFATA2,FATB亚家族基因10个基因:GmFATB1A和GmFATB1B、GmFATB2A和GmFATB2B、GmFATB3A和GmFATB3B、GmFATB4A和GmFATB4B、GmFATB5A和GmFATB5B。通过氨基酸序列比对结果显示,大豆的GmFAT基因的两个亚家族包含了Acyl-ACP＿TE结构域以及Cys-49和His-14的保守基序。2.利用实时荧光定量PCR分析了12个GmFATs基因在在根、茎、叶、花及10d、20d、30d、40d的胚中的表达模式,FATA亚家族基因的两个基因在20d的胚中表达量最高。FATB家族基因中的10个基因在大豆组织中均有表达,其中GmFATB1A、GmFATB1B、GmFATB2A、GmFATB2B表达量较高。3.将12个GmFATs基因分别在拟南芥中进行过表达,转基因植株与野生型相比更为茂盛,相同发育时期叶片数与叶面积显著增多增大。突变体与野生型拟南芥相比,饱和脂肪酸(包括棕榈酸和硬脂酸)的比例显著降低。与对照相比,GmFATA亚家族基因能显著提高油酸含量。GmFATB亚家族基因脂肪酸组分测定结果显示,饱和脂肪酸(棕榈酸和硬脂酸)的含量在转基因拟南芥中显著高于野生型拟南芥。过表达GmFATB1A、GmFATB1B、GmFATB2A和GmFATB2B的植株与野生型拟南芥相比,油酸含量下降,但差异并不显著,亚油酸含量下降,差异并不显著。GmFATA基因在拟南芥中的过表达可以改变拟南芥种子中脂肪酸的组成,GmFATA基因能够提高油酸含量。GmFATB亚家族基因能够提高饱和脂肪酸含量。4.将GmFATA1和GmFATA2基因构建到p TF101过表达载体中,利用农杆菌介导的大豆子叶节的遗传转化方法,以‘东农50’为转化材料,分别获得了3个T_3代GmFATA1的转基因株系和3个T_3代GmFATA2的转基因株系,并利用Bar试纸条对转基因大豆株系进行阳性鉴定。对T_3代过表达大豆株系总油份及脂肪酸组分(棕榈酸、硬脂酸、油酸、亚油酸、亚麻酸)进行分析。GmFATA1过表达株系与‘东农50’野生型大豆相比粗脂肪含量提高了2.35%,油酸(18:1)含量比野生型提高10.6%,存在极显著差异。GmFATA2过表达株系与野生型相比总油份提高2.60%,油酸(18:1)含量比野生型提高11.2%,差异极显著。GmFATA1和GmFATA2的过表达株系在饱和脂肪酸:棕榈酸与硬脂酸含量减少,但并没有显著水平。5.连续两年对T_3代GmFATA1和GmFATA2转基因株系进行农艺性状调查和表型观察。结果显示,与野生型相比,转基因株系在株高、有效分枝数、单株荚数、单株粒数以及单株粒重等性状方面无显著性差异。这表明FATA基因对植株的生长和发育影响较小。综上所述,本研究对大豆脂酰酰基载体蛋白硫酯酶进行了克隆、生物信息学分析、表达分析及部分基因的亚细胞定位。将12个基LEE011溶解度因在拟南芥中进行了异源转化,转GmFATAs油酸含量提高,转GmFATBs棕榈酸、硬脂酸含量提高。将GmFATA亚家族中的两个基因分别在‘东农50’中过表达,转化植株的总油份含量、总油酸Multibiomarker approach含量明显高于野生型。为高油酸大豆育种提供了新的种质资源。