植物油脂合成調控的研究進展

趙國淼 曾燕如 徐亞楠 賈寧 唐研耀

（浙江農林大學　浙江省亞熱帶森林培育國家重點實驗室培育基地，臨安　311300）

植物油脂合成調控的研究進展

趙國淼 曾燕如 徐亞楠 賈寧 唐研耀

（浙江農林大學浙江省亞熱帶森林培育國家重點實驗室培育基地，臨安311300）

植物種子是人們日常生活所需油脂的重要來源。近年來研究者對植物種子的研究闡明了油脂合成的機理，并挖掘了一些調控合成途徑的關鍵酶和基因。在前人研究的基礎之上，補充了成油途徑、成油相關基因、轉錄調控等方面的進展，并從碳源供應、轉運及胚乳的影響等方面概述了它們可能對植物油脂形成的影響。

油脂合成；調控；植物種子；碳源供應；胚乳

我國是植物油消費大國，植物油消費將進一步呈快速增長趨勢，未來將長期供不應求，繼續從國外大規模進口仍將不可避免。預計到2015年，我國食用油進口將達75%；而到2030年全球對植物油的需求量將加倍［1］，且植物油是普通柴油潛在的替代品，是生物柴油的原料［2］。因此，發展油料樹種，提高植物油自供應率具有十分重要的意義，同時又促使研究人員對油料植物油脂合成機理開展研究，旨在提高油脂含量，以滿足未來對植物油脂的需求。

植物種子中貯藏的油脂形式是三酰甘油酯（Triacylglycerols，TAGs），由脂肪酸與甘油脫水縮合而成，它起著植物能源庫的作用［3］，為種子發芽后能夠高效進行光合作用前的幼苗生長提供能量。

周丹等［4］已對植物油脂合成途徑、關鍵基因及合成調控進行了概述。本文在成油途徑、成油相關基因、轉錄調控等方面對其進行了補充，并從碳源供應、轉運，胚乳的影響等方面概述了它們可能對植物油脂形成的影響。

1 成油途徑及其特異性

相當復雜的植物脂類代謝途徑大多數反應步驟已研究得較為透徹［5，6］，但不同植物之間TAG合成的途徑有所不同，有簡單的肯尼迪途徑，也有復雜的途徑；在復雜的TAG合成途中，種子中超過90%的脂肪酸在結合形成TAG之前是通過卵磷脂/磷脂酰膽堿而進行流動的［7］。油棕（Elaeis guineensis）中果皮油的含量高達90%，而椰棗（Phoenixdactylifera）中果皮幾乎無油，兩物種中果皮比較轉錄組學與代謝分析發現，兩物種轉錄本序列高度相似，且與擬南芥（Arabidopsis thaliana）直系同源基因匹配度很高［8］，說明不同物種成油相關的途徑及基因具有相似性。擬南芥與水稻（Oryza sativa）脂類生物合成相關EST（表達序列標簽）數據分析表明，兩物種EST豐度模式十分相似，已有的EST序列信息足以描述代謝途徑各已知的生物分子；甘油酯的產生至少有30個酶促反應，有34種酶及蛋白參與植物甘油酯的生物合成，有65種多肽參與植物甘油酯的代謝，還有一些基因對膜脂合成不重要或人們對其了解甚少，其中有5個反應沒有EST或基因數據［9］。

TAG的合成過程非常復雜，涉及到大量的酶基因和調節基因的協同表達［7，10］，其中一些是數量性狀位點［10］。成油相關反應有些是組織或物種特異的［9，11］，如TAG主要局限于種子［9］。擬南芥發育種子EST與擬南芥公共數據庫EST相比較，有約40%的EST是種子中特有的，如控制種子特有脂肪酸延長的蛋白FAE1，其編碼基因的EST僅存在于發育的種子中［11］。擬南芥中的?；d體蛋白（Acyl carrier protein，ACP）ACP1的先導蛋白多在種子中表達［12］。對正在發育的蓖麻（Richinus communis）、歐洲油菜（Brassica napus）、衛矛（Euonymus alatus）、旱金蓮（Tropaeolum majus）種子轉錄本進行深度的比較分析發現，編碼脂肪酸合成核心酶的基因EST是十分保守的，且在種子發育過程中與發育時間緊密相關，但參與甘油酯及其前體合成的基因表達具有明顯的物種特異性［13］，說明不同的油料物種成油相關基因的表達存在差異，基因表達的調控有所不同。與擬南芥發育種子EST比較研究發現了許多芝麻（Sesamum indicum）種子特有的基因［14］。在種子胚形成過程中，脂肪酸與脂類合成基因是以常摩爾比率表達的，但彼此間的絕對水平是有差異的［15］。

2 成油相關基因

近年來，轉錄組測序已用于多個物種成油機理的研究。麻風樹（Jatropha curcas）轉錄組研究發現，27個轉錄本直接參與油脂的生物合成［16］。大豆（Glycine max）發育種子轉錄本研究發現，有113個共表達的unigene與脂類生物合成有關，其中15個表達水平有顯著變化，24個共表達的轉錄本參與了脂類及脂肪酸生物合成途徑［17］；脂類積累階段有87個轉錄因子基因表達豐度高［18］。對高油植物芝麻基因組測序研究發現，I型脂類轉運基因具有串聯重復而擴張、脂類降解基因縮減、三酰甘油酯生物合成途徑基因差異表達的現象［19］。在高油木本植物山核桃（Carya cathayensis）脂肪代謝相關cDNA文庫隨機克隆測序獲得的1 100個cDNA序列中發現了14個與脂肪酸代謝相關的基因序列，其中12個為全長cDNA序列［20］。所有這些將為成油相關基因的深入研究提供基本的信息。

徐莉等［21］利用不同培養基篩選和分離產脂肪酶的細菌和真菌，最終克隆出30余條脂肪酶基因。李運濤等［22］在三角褐指藻（Phaeodactylum tricornutum）中克隆了Δ6脂肪酸延長酶基因，并對其基因結構和表達及起源進化進行了分析。連英麗等［23］克隆了寄生曲霉（Aspergillus parasiticus）脂肪酶基因，并在大腸桿菌中進行了優化表達的分析。

細胞溶質酶甘油醛-3-磷酸脫氫酶（GAPC）催化糖酵解中的關鍵反應，其基因的缺失或過表達可顯著改變糖酵解途徑中中間產物的水平及ATP/ADP、NAD（P）H/NAD（P）的比率，進而影響種子含油率及脂肪酸的組成，并與種子油脂的積累直接相關［24］。對擬南芥的研究發現，植物擁有在質體中通過At4g14070編碼的?；??；d體蛋白直接激活脂肪酸（Fatty acids，FA）到ACP的反應［25］。GPAT（3-磷酸甘油酰基轉移酶）是蓖麻TAG裝配過程的第一個酶，其基因與不同的蓖麻種質油含量和種子大小無明顯的相關性［26］。在擬南芥中，二酰甘油乙酰轉移酶1（DGAT 1）是唯一一個已確認的在種子TAG合成過程中起重要作用的乙酰轉移酶；研究發現，PDAT1（磷脂：二酯酰甘油?；D移酶）和DGAT1在種子含油量方面具有疊加的功能［27］。PDAT在酵母TAG積累中起著重要作用，但在擬南芥種子TAG合成中不是主要的決定因子［28］。

3 轉錄調控

植物油脂合成過程主要涉及在質體中進行的脂肪酸合成及在內質網中進行的甘油酯的合成［1，9］。TAG的合成是多個亞細胞結構中多個途徑協調作用的結果。質體中FA的形成可限制種子中TAG的積累，因而通過FA生物合成增加物質的流量，可對TAG數量產生極大的影響［1］。一些編碼關鍵酶的基因如ACCase（乙酰輔酶A羧化酶）、DGAT［4，29］、DAT等都已成功克隆，但植物脂肪酸合成的過程涉及到很多酶，是一個非常復雜的過程，這就意味著單獨改變一個基因的表達來提高含油率并不總是有效的［30］。對油橄欖（Olea europaea）及油棕的研究發現，脂肪酸形成過程對脂類生物合成的控制比脂類組裝過程的控制強，僅對單一的酶促步驟進行操作往往達不到顯著影響油產量的作用［31］。

脂肪酸生物合成調節發生在不同的階段，其中轉錄水平的調控是一個主要的調控途徑［32，33］，是影響TAG合成FA供應的主要手段［8］。油棕及椰棗發育中果皮轉錄組及代謝產物的比較研究發現，油棕的高油與所有脂肪酸合成酶基因的高轉錄本水平有關［8］。調節脂肪酸合成的轉錄因子主要包括LEC1（LEAFY COTYLEDON1）和WRI1（WRINKLED1）等［34，35］。

3.1 LEC1轉錄因子

LEC1基因首次在擬南芥中分離［36］。擬南芥LEC1基因的過表達會引起脂肪酸生物合成相關基因表達的全面升高，包括參與縮合、脂肪酸鏈伸長和脂肪酸去飽和鍵反應等過程的基因［37］。在脂肪酸質體合成途徑中，已知編碼酶的基因中有超過58%的基因受到LEC1基因過表達的上位調控，包括編碼ACCase三個亞基的基因，糖酵解途徑以及Kennedy途徑中的基因［37］。遺傳分析表明，LEC1的脂肪酸生物合成調節功能部分地依賴于ABI3、FUS3和WRI1［37］。

3.2 WRI轉錄因子

WRI1基因編碼一個AP2/EREBP（APETALA2/ Ethylene-responsive element-binding proteins）類轉錄因子［38］，在脂肪酸和TAG合成過程中起著關鍵的調節作用。玉米（Zea mays）中WRI1基因的過表達會使種子含油量升高30%-48%，而植株生長和產量不受影響［39］；擬南芥的wri1位點突變，種子油脂含量可下降80%［38］；AtWRI1基因的異位表達不僅可以增加種子含油率，在幼苗中還會引起TAG的積累［40，41］；在擬南芥中異源表達WRI1，種子含油量最高可以提高40%［42］；油菜中通過RNAi技術抑制BnWRI1基因的表達導致種子含油量顯著降低［43］；WRI1在擬南芥種子充實期間參與碳水化合物的發育調節［35］；它可能是導致油棕中果皮極高含油量的主要因素，其轉錄本是椰棗的57倍，與其目標基因的時間表達模式類似，是通過控制脂肪酸合成過程供應來影響含油量的［8］。

WRI1作用的目標包括ACCase、FAS（脂肪酸合成酶）、在質體中提供丙酮酸酯及乙酰輔酶A的關鍵酶與轉運因子等［1］，至少控制15種酶的表達［7］。qRT-PCR結果表明，在糖酵解途徑后期、脂肪酸合成路徑以及生物素和硫辛酸的生物合成途徑中，編碼這些過程酶的基因大部分是WRI1的靶基因［44］。轉基因實驗證明，WRI1的靶基因主要參與糖酵解和脂肪酸合成［45］，作用于如β-淀粉酶、磷酸甘油酸酯變位酶等［46］。因此，WRI1被稱為油脂合成的Master regulator（主要調節因子）［44］。在擬南芥中，WRI1受到種子成熟重要的調節因子如LEC1、LEC2、FUS3、ABI3的控制［44，47］，但在油棕的中果皮中，沒有發現這些基因明顯的同源序列，說明油棕中果皮中的WRI1-like控制著油脂的合成，但與參與種子發育的上游因子無關，參與了不同的調控網絡，該網絡可能是棕櫚果實所特有的［8］。

4 碳源供應、轉運與油脂積累

在發育的油菜及大豆種子中，總無機碳［氣體CO2+液體中的CO2+（HCO3-）+（CO32-）］的濃度分別為 40 mmol/L及12 mmol/L，是大氣或葉中所報道值的600-2 000倍；油菜種子中油合成最大時CO2的濃度最高，并隨著種子的成熟而下降［48］。在微型藻（Chlamydomonas reinhardtii）的研究中發現，碳的獲得是控制油合成關鍵的代謝因素［49］。在促進CO2固定方面，光通過激活光調節酶起著重要的作用，同時增加了脂肪酸合成［50］。在發育的油菜種子胚中，光通過提供還原劑及ATP而使得碳的貯存變得十分高效，不僅增加外源CO2的固定，促進油脂合成，且提高了生長速度［51］。在蓖麻、歐洲油菜、衛矛、旱金蓮中，Rubisco（1，5-二磷酸核酮糖羧化酶）與固定CO2及碳代謝有關，與是否有光無關［13］。在大豆中，通過Rubisco的流動與高效碳轉化有關［52］。向日葵（Helianthus annuus）種子胚中碳的轉化效率是50%，其中光和Rubisco旁路可更為高效地將己糖轉化成油，而來源于蘋果酸的碳到油轉化及通過浪費ATP的無效碳循環在質體中都比較低［53］。油菜胚中碳的轉化效率超過80%［51］。

研究發現，ACCase不僅是脂肪酸合成過程中的一個關鍵酶，且是控制脂肪酸合成關鍵的限速步驟［1］，受光、磷酸化、硫氧還蛋白、PII蛋白及產物反饋的調控［54，55］。在馬鈴薯（Solanum tuberosum）塊莖的造粉體中過量表達來自擬南芥ACCase，導致脂肪酸含量的增加，且TAG的量超過5倍［56］，但有許多步驟調控碳向脂肪酸合成的流動，因而僅上調ACCase來增加種子含油量的努力結果并不如預期的那樣成功［57］。此外，內質網中非常見脂肪酸的非高效利用可誘導質體中ACCase活性轉錄后的抑制，進而影響脂肪酸的合成及總油脂的積累［7］。質體中脂肪酸的合成及丙酮酸的供應控制著油棕中果皮中油的貯存，而不是TAG中?；慕M裝［8］。油棕高油除與所有脂肪酸合成酶較高的轉錄水平有關外，還與特定的質體轉運因子、質體碳代謝的關鍵酶（如磷酸果糖激酶、丙酮酸激酶、丙酮酸脫氫酶等）等有關［8］。在油菜中，糖酵解與氧化戊糖磷酸途徑（Oxidative pentose phosphate pathway，OPPP）的中間產物在細胞液和質體間的交換比流向終產物的中間產物流量要快得多；通過OPPP的葡萄糖流向胚的凈流量占總己糖的近10%；由OPPP產生的還原糖最多占NADPH的44%，占脂肪酸合成所需總還原糖的22%［58］。大豆中的轉錄因子基因GmbZIP123是通過控制光能自養組織中糖向種子的轉運來調節脂類積累的［19］，且氨基酸中的碳在脂肪酸合成中的貢獻比至今分析過的其他油料種子都大［52］。

增加上游底物的供應（源控制）或增加代謝途徑最后一步的“需求力”或“庫力”可增加油的產量［7］。脂肪酸的產生可限制種子中TAG的積累［59，60］，因而僅通過脂肪酸的合成來提高脂肪酸的流通量，也許可以對植物組織TAG產量產生重大的影響［1］。在大豆及油菜中，通過調節DGAT的表達來調整源與庫的水平，進而增加種子油的積累［61，62］。

5 胚乳的影響

被子植物的種子發育從雙受精開始，產生二倍體的胚和三倍體的胚乳。胚乳就像動物的胎盤，在種子發育和萌發過程中，向胚組織提供營養物質，因此胚乳對胚和種子的正常生長發育至關重要。胚乳是一個不能將遺傳物質傳到下一代的終端分化組織。在開花植物中，種子發育過程或發芽后，胚乳被胚吸收［63］。胚乳對肥大子葉種子油脂的形成是否有作用還不得而知。

胚乳的發育主要是通過DNA甲基化、組蛋白甲基化和siRNA等表觀遺傳學途徑來調節印跡基因的表達［64］。印跡基因是主要或者專門表達母源或父源的等位基因，這種現象發生在開花植物的胚乳和哺乳動物的胎盤中［65］。已發表的上百個母源印跡蛋白被認為在胚胎生長、童期發育和成人的大腦功能方面具有調節養分傳輸能力的作用［66，67］。目前為止在擬南芥中發現了11個印跡基因，其中一些控制生長并可能影響胚乳養分的遷移能力［68］。Hsieh等［69］使用cDNA文庫測序的方法，在擬南芥胚乳中發現了9個父本印跡基因和34個母本印跡基因，不僅顯著擴大了植物中已知的印跡基因，且發現這幾個印跡基因受具有DNA去甲基化的糖基化酶DEMETER（DME）、DNA甲基轉移酶 MET1或PcG（Polycomb group）蛋白FIE調節的作用；這些基因編碼轉錄因子、參與激素信號的蛋白、泛素蛋白降解途徑的組分、組蛋白和DNA甲基化的調節因子、小RNA途徑相關蛋白；研究結果表明，印跡是一個重大的影響胚乳基因表達的復雜表觀遺傳過程，可能會影響種子發育的多個方面。

Hsieh等［69］研究發現，代謝基因At2g31360編碼ADS2脂質脫氫酶，At5g03370在糖酵解過程起作用，信號基因編碼的PP2C-蛋白磷酸酶（At3g17250）可能負責調控蛋白激酶途徑，肌醇磷脂結合蛋白（At3g22810）可能參與脂質信號，ACX1?；o酶A氧化酶（At4g16760）參與茉莉酮酸激素生物合成途徑［70］，而這些蛋白的基因主要是在胚乳中表達。在衛矛的胚乳中發現的二酰甘油乙酰轉移酶（EaDAcT）屬于一種DGAT，它帶sn-3乙酰轉移酶的活性，在衛矛屬及轉基因種子中具有合成非常見、降低黏度油脂的作用［71］。此外，胚乳中的代謝物質對油脂的合成也有影響，如蔗糖在種子胚乳的代謝過程中最終用于胚中淀粉及油脂合成［9，72］。

6 展望

植物油脂合成是一個復雜的調控網絡，研究者圍繞這一問題做了大量研究，并成功克隆到了在此過程中起重要調節作用的基因，但是這些基因間的互作模式還不能詳細闡明。從目前轉錄組研究較多的情況來看，人們更注重基因間的互作與調控研究。同時源與庫的物質流在成油過程中也起著重要的作用。此外，植物油脂的合成受許多因素的調控，還有其他一些影響因素的調控，如植物激素及信號分子，ATP和NADH（NADPH）、環境因子等。擬南芥種子TAG合成過程中，N和C之間的拮抗作用也有影響［73］。對甘藍型油菜的研究發現，硫的限制會影響代謝的變化，進而影響種子貯藏蛋白的組成及脂類的質量［74］。Fe3+可以通過控制油脂合成途徑中關鍵基因（如rbcL、accD和PAP1等）的表達來誘導小球藻（Chlorella vulgaris）的油脂合成［75］。在微藻中，氮源來源及氮源濃度對脂肪酸組成的影響顯著［76］。

隨著經濟的發展和人們生活水平的提高，工業以及人們日常生活中的需油量急速上升，如何提高植物油產量成了一個亟待解決的問題。Ohlrogge等［32］將油菜種子貯藏蛋白napin特異性表達啟動子連接到擬南芥同質型ACCase基因上，并將其轉入油菜中，獲得的轉基因植株T1代成熟種子的ACCase活性比對照增加了1.7-1.9倍，脂肪酸含量增加了6%，T2代脂肪酸含量增加了5%-6.4%。陳錦清等［77，78］首先提出底物競爭調控籽粒蛋白質/油脂含量比率的反義PEP技術路線，通過構建反義PEP基因表達載體轉化油菜，轉基因油菜比對照含油量高6.4%-18%，最高含油量達49.5%。因此，研究油脂的合成途徑以及影響油脂積累的相關調控途徑，可以為提高植物的油脂含量提出可行的路徑。

［1］ Chapman KD， Ohlrogge JB. Compartmentation of triacylglycerol accumulation in plants［J］. Journal of Biological Chemistry， 2012，287（4）：2288-2294.

［2］ Durrett TP， Benning C， Ohlrogge J. Plant triacylglycerols as feedstocks for the production of biofuels［J］. The Plant Journal，2008， 54（4）：593-607.

［3］ Baud S， Lepiniec L. Compared analysis of the regulatory systems controlling lipogenesis in hepatocytes of mice and in maturing oilseeds of Arabidopsis［J］. Comptes Rendus Biologies， 2008， 331（10）：737-745.

［4］ 周丹， 趙江哲， 柏楊， 等. 植物油脂合成代謝及調控的研究進展［J］. 南京農業大學學報， 2012， 5：77-86.

［5］ Ohlrogge JB. Design of new plant products：engineering of fatty acid metabolism［J］. Plant Physiology， 1994， 104（3）：821.

［6］ Bates PD， Durrett TP， Ohlrogge JB， et al. Analysis of acyl fluxes through multiple pathways of triacylglycerol synthesis in developing soybean embryos［J］. Plant Physiology， 2009， 150（1）：55-72.

［7］ Bates PD， Johnson SR， Cao X， et al. Fatty acid synthesis is inhibited by inefficient utilization of unusual fatty acids for glycerolipid assembly［J］. Proceedings of the National Academy of Sciences USA， 2014， 111（3）：1204-1209.

［8］ Bourgis F， Kilaru A， Cao X， et al. Comparative transcriptome and metabolite analysis of oil palm and date palm mesocarp that differ dramatically in carbon partitioning［J］. Proceedings of the National Academy of Sciences USA， 2011， 108（30）：12527-12532.

［9］ Mekhedov S， de Ilárduya OM， Ohlrogge J. Toward a functional catalog of the p lant genome. A su rvey of genes for lip id biosynthesis［J］. Plant Physiology， 2000， 122（2）：389-402.

［10］ Hills MJ. Control of storage-product synthesis in seeds［J］. Current Opinion in Plant Biology， 2004， 7（3）：302-308.

［11］ White JA， Todd J， Newman T， et al. A new set of Arabidopsis expressed sequence tags from developing seeds. The metabolic pathway from carbohydrates to seed oil［J］. Plant Physiology，2000， 124（4）：1582-1594.

［12］ Bonaventure G， Ohlrogge JB. Differential regulation of mRNA levels of acyl carrier protein isoforms in Arabidopsis［J］. Plant Physiology， 2002， 128（1）：223-235.

［13］ Troncoso-Ponce MA， Kilaru A， Cao X， et al. Comparative deep transcriptional profiling of four developing oilseeds［J］. The Plant Journal， 2011， 68（6）：1014-1027.

［14］ Suh MC， Kim MJ， Hur CG， et al. Comparative analysis of expressed sequence tags from Sesamum indicum and Arabidopsis thalianadeveloping seeds［J］. Plant Molecular Biology， 2003， 52（6）：1107-1123.

［15］ O’Hara P， Slabas AR， Fawcett T. Fatty acid and lipid biosynthetic genes are expressed at constant molar ratios but different absolute levels during embryogenesis［J］. Plant Physiology， 2002， 129（1）：310-320.

［16］ Natarajan P， Parani M. De novo assembly and transcriptome analysis of five major tissues of Jatropha curcas L. using GS FLX titanium platform of 454 pyrosequencing［J］. BMC Genomics，2011， 12（1）：191.

［17］ Chen H， Wang FW， Dong YY， et al. Sequence mining and transcript profiling to explore differentially expressed genes associated with lipid biosynthesis during soybean seed development［J］. BMC Plant Biology， 2012， 12（1）：122.

［18］ Song QX， Li QT， Liu YF， et al. Soybean GmbZIP123 gene enhances lipid content in the seeds of transgenic Arabidopsis plants［J］. Journal of Experimental Botany， 2013：ert238.

［19］ Wang L， Yu S， Tong C， et al. Genome sequencing of the high oil crop sesame provides insight into oil biosynthesis［J］. Genome Biology， 2014， 15（2）：R39.

［20］ 黃銀芝， 曾燕如， 周秦， 等. 山核桃種子脂肪代謝期EST序列的初步分析［J］. 浙江農林大學學報， 2015， 32（2）：229-236.

［21］ 徐莉， 楊江科， 劉云， 閆云君. 基于核糖體基因序列快速鑒定產脂肪酶微生物［J］. 生物技術通報， 2009（8）：144-150.

［22］ 李運濤， 付春華， 栗茂騰， 余龍江. 三角褐指藻Δ6脂肪酸延長酶基因的克隆與序列分析［J］. 生物技術通報， 2009（10）：120-123.

［23］ 連英麗， 藍東明， 楊博， 王永華. 寄生曲霉脂肪酶的全基因合成、原核表達及其結構分析［J］. 生物技術通報， 2011（7）：160-166.

［24］ Guo L， Ma F， Wei F， et al. Cytosolic phosphorylating glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenases affect Arabidopsis cellular metabolism and promote seed oil accumulation［J］. Plant Cell， 2014， 26（7）：3023-3035.

［25］ Koo AJ， Fulda M， Browse J， et al. Identification of a plastid acylacyl carrier protein synthetase in Arabidopsis and its role in the activation and elongation of exogenous fatty acids［J］. The Plant Journal， 2005， 44（4）：620-632.

［26］ 徐宸敏， 邱旭， 劉小燭. 蓖麻GPAT基因SNPs及與油脂含量的關聯分析［J］. 綿陽師范學院學報， 2012， 5：64-67.

［27］ Zhang M， Fan J， Taylor DC， et al. DGAT1 and PDAT1 acyltransferases have overlapping functions in Arabidopsis triacylglycerol biosynthesis and are essential for normal pollen and seed development［J］. Plant Cell， 2009， 21（12）：3885-3901.

［28］ Mhaske V， Beldjilali K， Ohlrogge J， et al. Isolation and characterization of an Arabidopsis thaliana knockout line for phospholipid：diacylglycerol transacylase gene（At5g13640）［J］. Plant Physiology and Biochemistry， 2005， 43（4）：413-417.

［29］ Milcamps A， Tumaney AW， Paddock T， et al. Isolation of a gene encoding a 1， 2-diacylglycerol-sn-acetyl-CoA acetyltransferase from developing seeds of Euonymus alatus［J］. Journal of Biological Chemistry， 2005， 280（7）：5370-5377.

［30］ Shen Q， Han H， Qin X， et al. Important roles of transcription factors in regulating seed oil biosynthesis to increase plant storage lipid content［J］. Agricultural Science & Technology， 2013， 14（1）：30-34.

［31］ Ram li U， Baker D， Quant P， et al. Control analysis of lipid biosynthesis in tissue cultures from oil crops shows that flux control is shared between fatty acid synthesis and lipid assembly［J］. Biochem J， 2002， 364：393-401.

［32］ Ohlrogge JB， Jaworski JG. Regulation of fatty acid synthesis［J］. Annual Review of Plant Biology， 1997， 48（1）：109-136.

［33］ Millar AA， Smith MA， Kunst L. All fatty acids are not equal：discrimination in plant membrane lipids［J］. Trends in Plant Science， 2000， 5（3）：95-101.

［34］ Ruuska SA， Girke T， Benning C， et al. Contrapuntal networks of gene expression during Arabidopsis seed filling［J］. Plant Cell，2002， 14（6）：1191-1206.

［35］ Baud S， Lepiniec L. Regulation of de novo fatty acid synthesis in maturing oilseeds of Arabidopsis［J］. Plant Physiology and Biochemistry， 2009， 47（6）：448-455.

［36］ Lotan T， Ohto M， Yee KM， et al. Arabidopsi LEAFY COTYLEDON1 is sufficient to induce embryo development in vegetative cells［J］. Cell， 1998， 93（7）：1195-1205.

［37］ Mu J， Tan H， Zheng Q， et al. LEAFY COTYLEDON1 is a key regulator of fatty acid biosynthesis in Arabidopsis［J］. Plant Physiology， 2008， 148（2）：1042-1054.

［38］ Focks N， Benning C. wrinkled1：a novel， low-seed-oil mutant of Arabidopsis with a deficiency in the seed-specific regulation ofcarbohydrate metabolism［J］. Plant Physiology， 1998， 118（1）：91-101.

［39］ Shen B， Allen WB， Zheng P， et al. Expression of Zm LEC1 and ZmWRI1 increases seed oil production in maize［J］. Plant Physiology， 2010， 153（3）：980-987.

［40］ Cernac A， Benning C. WRINKLED1 encodes an AP2/EREB domain protein involved in the control of storage compound biosynthesis in Arabidopsis［J］. The Plant Journal， 2004， 40（4）：575-585.

［41］ Cernac A， Andre C， Hoffmann-Benning S， et al. WRI1 is required for seed germ ination and seedling establishment［J］. Plant Physiology， 2006， 141（2）：745-757.

［42］ Liu J， Hua W， Zhan G， et al. Increasing seed mass and oil content in transgenic Arabidopsis by the overexpression of wri1-like gene from Brassica napus［J］. Plant Physiology and Biochemistry，2010， 48（1）：9-15.

［43］ 柴國華， 白澤濤， 蔡麗， 等 油菜基因BnWRI1的克隆及RNAi對種子含油量的影響［J］. 中國農業科學， 2009， 5：1512-1518.

［44］ Baud S， Mendoza MS， To A， et al. WRINKLED1 specifies the regulatory action of LEAFY COTYLEDON2 towards fatty acid metabolism during seed maturation in Arabidopsis［J］. The Plant Journal， 2007， 50（5）：825-838.

［45］ Baud S， Wuillème S， To A， et al. Role of WRINKLED1 in the transcriptional regulation of glycolytic and fatty acid biosynthetic genes in Arabidopsis［J］. The Plant Journal， 2009， 60（6）：933-947.

［46］ 黃勝和， 丁永紅， 李東明， 等. 植物含油量相關轉錄因子WRINKLED1的研究進展［J］. 生命科學， 2012， 3：262-265.

［47］ Wang H， Guo J， Lambert KN， et al. Developmental control of Arabidopsis seed oil biosynthesis［J］. Planta， 2007， 226（3）：773-783.

［48］ Goffman FD， Ruck le M， Oh lrogge J， et al. Carbon dioxide concentrations are very high in developing oilseeds［J］. Plant Physiology and Biochemistry， 2004， 42（9）：703-708.

［49］ Fan J， Yan C， Andre C， et al. Oil accumulation is controlled by carbon precursor supply for fatty acid synthesis in Chlamydomonas reinhardtii［J］. Plant and Cell Physiology， 2012， 53（8）：1380-1390.

［50］ Ruuska SA， Schwender J， Oh lrogge JB. The capacity of green oilseeds to utilize photosynthesis to drive biosynthetic processes［J］. Plant Physiology， 2004， 136（1）：2700-2709.

［51］ Goffman FD， Alonso AP， Schwender J， et al. Light enables a very high efficiency of carbon storage in developing embryos of rapeseed［J］. Plant Physiology， 2005， 138（4）：2269-2279.

［52］ Allen DK， Ohlrogge JB， Shachar-Hill Y. The role of light in soybean seed filling metabolism［J］. The Plant Journal， 2009， 58（2）：220-234.

［53］ Alonso AP， Goffman FD， Ohlrogge JB， et al. Carbon conversion efficiency and central metabolic fluxes in developing sunflower（Helianthus annuus L. ）embryos［J］. The Plant Journal， 2007，52（2）：296-308.

［54］ Baud S， Lepiniec L. Physiological and developmental regulation of seed oil production［J］. Progress in Lipid Research， 2010， 49（3）：235-249.

［55］ Nikolau BJ， Ohlrogge JB， Wurtele ES. Plant biotin-containing carboxylases［J］. Archives of Biochemistry and Biophysics，2003， 414（2）：211-222.

［56］ Klaus D， Ohlrogge JB， Neuhaus HE， et al. Increased fatty acid production in potato by engineering of acetyl-CoA carboxylase［J］. Planta， 2004， 219（3）：389-396.

［57］ Roesler K， Shintani D， Savage L， et al. Targeting of the Arabidopsis homomeric acetyl-coenzyme A carboxylase to p lastids of rapeseeds［J］. Plant Physiology， 1997， 113（1）：75-81.

［58］ Schwender J， Ohlrogge JB， Shachar-Hill Y. A flux model of glycolysis and the oxidative pentosephosphate pathway in developing Brassica napus embryos［J］. Journal of Biological Chemistry， 2003， 278（32）：29442-29453.

［59］ Bafor M， Jonsson L， Stobart AK， et al. Regulation of triacylglycerol biosynthesis in embryos and microsomal preparations from the developing seeds of Cuphea lanceolata［J］. Biochem J， 1990，272：31-38.

［60］ Bao X， Ohlrogge J. Supply of fatty acid is one limiting factor in the accumulation of triacylglycerol in developing embryos［J］. Plant Physiology， 1999， 120（4）：1057-1062.

［61］ Lardizabal K， Effertz R， Levering C， et al. Expression of U mbelopsis ramanniana DGAT2A in seed increases oil in soybean［J］. Plant Physiology， 2008， 148（1）：89-96.

［62］ Taylor DC， Zhang Y， Kumar A， et al. Molecular modification of triacylglycerol accumulation by over-expression of DGAT1to produce canola with increased seed oil content under field conditions［J］. Botany， 2009， 87（6）：533-543.

［63］ Lu J， Zhang C， Baulcombe DC， et al. Maternal siRNAs as regulators of parental genome imbalance and gene expression in endosperm of Arabidopsis seeds［J］. Proceedings of the National Academy of Sciences USA， 2012， 109（14）：5529-5534.

［64］ Huh JH， Bauer MJ， Hsieh TF， et al. Endosperm gene imprinting and seed development［J］. Current Opinion in Genetics & Development， 2007， 17（6）：480-485.

［65］ Reik W， Dean W. DNA methylation and mammalian epigenetics［J］. Electrophoresis， 2001， 22（14）：2838-2843.

［66］ Constancia M， Kelsey G， Reik W. Resourceful imprinting［J］. Nature， 2004， 432（7013）：53-57.

［67］ Gregg C， Zhang J， Weissbourd B， et al. High-resolution analysis of parent-of-origin allelic expression in the mouse brain［J］. Science， 2010， 329（5992）：643-648.

［68］ Berger F， Chaudhury A. Parental memories shape seeds［J］. Trends in Plant Science， 2009， 14（10）：550-556.

［69］ Hsieh TF， Shin J， Uzawa R， et al. Regulation of imprinted gene expression in Arabidopsis endosperm［J］. Proceedings of the National Academy of Sciences USA， 2011， 108（5）：1755-1762.

［70］ Schilmiller AL， Koo AJK， Howe GA. Functional diversification of acyl-coenzyme A oxidases in jasmonic acid biosynthesis and action［J］. Plant Physiology， 2007， 143（2）：812-824.

［71］ Durrett TP， McClosky DD， Tumaney AW， et al. A distinct DGAT with sn-3 acetyltransferase activity that synthesizes unusual，reduced-viscosity oils in Euonymus and transgenic seeds［J］. Proceedings of the National Academy of Sciences USA， 2010， 107（20）：9464-9469.

［72］ Weber H， Borisjuk L， Heim U， et al. Seed coat-associated invertases of fava bean control both unloading and storage functions：cloning of cDNAs and cell type-specific expression［J］. Plant Cell， 1995，7（11）：1835-1846.

［73］ Yang Y， Yu X， Song L， et al. ABI4 activates DGAT1 expression in Arabidopsis seedlings during nitrogen deficiency［J］. Plant Physiology， 2011， 156（2）：873-883.

［74］ D’Hooghe P， Dubousset L， Gallardo K， et al. Evidence for proteomic and metabolic adaptations associated to alterations of seed yield and quality in sulphur-limited Brassica napus L［J］. Molecular & Cellular Proteomics， 2014：mcp. M113. 034215.

［75］ 孫遠， 劉文彬， 周鐵柱， 等. Fe3+對小球藻的生長及油脂含量的影響［J］. 生物技術通報， 2014（4）：181-186.

［76］ 蔣漢明， 高坤山. 氮源及其濃度對三角褐指藻生長和脂肪酸組成的影響［J］. 水生生物學報， 2004， 5：545-551.

［77］ 陳錦清， 郎春秀， 胡張華， 等. 反義PEP基因調控油菜籽粒蛋白質/油脂含量比率的研究［J］. 農業生物技術學報， 1999， 4：316-320.

［78］ 陳錦清， 郎春秀， 黃瑞之， 等. 底物競爭調控籽粒蛋白質/油脂含量比率［R］. 北京：植物基因工程創新與生物安全國際研討會. 科技部中國農村技術開發中心， 農業部科技發展中心， 2000.

（責任編輯 狄艷紅）

Research Progress on Regulation of Oil Synthesis in Plants

Zhao Guomiao Zeng Yanru Xu Ya’nan Jia Ning Tang Yanyao
（The Nurturing Station for the State Key Laboratory of Subtropical Silviculture，Zhejiang A & F University，Lin’an311300）

Plant seeds are a principal source of oils in humans’ daily life. In recent years， researches on plant seeds have illustrated the principle of oil synthesis and mined some key enzymes and genes involved in the regulation of oil synthesis pathway. Based on the previous study，the article added progress in pathways and genes involved in oil synthesis， and transcriptional regulation， as well as summarized the possible influence of carbon supply and transportation， endosperm， etc. on oil synthesis.

oil synthesis； regulation；plant seecl；carbon suply；endosperm

10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2015.08.002

2014-10-04

浙江省自然科學基金重點項目（Z13C160012），浙江省科技廳木本糧油產業科技創新團隊項目（2011R50030），浙江農林大學研究生科研創新基礎項目（3122013240228），國家“863”計劃項目（2013AA102605）

趙國淼，男，碩士，研究方向：經濟林培育與利用；E-mail：guomiaozhao@163.com

曾燕如，女，博士，教授，研究方向：經濟林培育與利用；E-mail：yrzeng@zafu.edu.cn