整合转录组与代谢组揭示沙棘果肉油脂合成积累机制

[目的]解析沙棘果肉油脂和棕榈油酸合成积累调控机制。[方法]以近缘、含油率差异明显的不同发育时期的成对沙棘果肉为材料,基于非靶向代谢组、转录组数据、基因表达分析及异源过表达验证等方法。[结果]筛选 42 个参与脂肪酸和甘油三酯合成的显著差异表达基因;并验证了GPD1、DGAT1、ACP-Δ9D、CoA-Δ9D、KASII、FAE1和WRI1 等 15 个基因和转录因子与果肉含油率和棕榈油酸含量密切相关。识别到 30 个显著差异代谢物参与甘油磷脂(胆碱、PC等)、甘油酯(甘油、G3P等)、脂肪酸(16:1、18:1 等)等TAG合成代谢相关途径。过表达GPD1和DGAT基因可显著提高拟南芥种子含油率,过表达ACP-Δ9D、CoA-Δ9D基因显著提高烟草叶片棕榈油酸含量。[结论]高积累G3P为TAG组装提供更多前体“骨架”,而PC(16:1/16:1)和PC(16:0/16:1)则携带足量的 16:1-CoA与DAG组装成TAG;其间,GPD1(催化合成G3P)和Δ9D(催化C16:0 去饱和为C16:1)基因的协同高表达也至关重要。本研究揭示了沙棘果肉富集G3P和 16:1-CoA且协同GPD1和Δ9D基因高表达,促进果油高积累棕榈油酸的调控机制,为利用代谢工程开发高油高棕榈油酸沙棘品种提供科学依据。