耐热基因BnTR1提高油菜脂肪酸不饱和度的作用机理分析

植物不饱和脂肪酸与植物抗逆有重要的相关性，因此，研究植物脂肪酸合成代谢途径与植物抗逆信号途径的关系具有重要的理论意义和应用价值。本项目拟通过对BnTR1的研究，揭示植物抗逆信号途径与脂肪酸合成代谢途径的关系，为培育抗逆、优质、高产油菜新品种提供理论基础。在本项目的研究过程中，通过对BnTR1在拟南芥中的同源基因AtTR1的研究证实，在拟南芥中过表达AtTR1导致二十碳三烯酸的含量比野生型和attr1突变体高3-6倍。同时，转AtTR1基因通过增加盐胁迫信号通路的关键基因RD29A、CDPK6和P5CS1的表达，提高植物对盐胁迫的耐受能力。在油菜中，过表达BnTR1在盐胁迫下增加盐胁迫应答途径关键基因BnSOS1和BnCDPK6的表达量，从而提高油菜对过氧化氢的抗性、NaCl和甘露醇的耐受性。研究还发现BnTR1过量表达转基因油菜在温度胁迫下，相对于野生型油菜表现出明显的耐热性；同时，将BnTR1转到水稻日本晴中，异源表达BnTR1水稻转基因株系也比对照水稻表现出明显的耐热性。耐热性体现在水稻苗期以及水稻灌浆期，转基因水稻在热胁迫下比野生型水稻具有较高的花粉活力和产量性状。更为重要的是，BnTR1转基因水稻在大田中表现出更为优良的产量性状，说明BnTR1能够增加减少环境因素对植物生长发育过程的影响。在BnTR1的抗逆机制研究上，我们利用BnTR1在拟南芥中的同源基因AtTR1来研究，证实AtTR1可能通过泛素48位赖氨酸（K48）对钙依赖的蛋白激酶CPKs进行泛素化修饰。在本项目的支持下，发表标注SCI研究论文10篇，获准一项国家发明专利，培养了5名博士研究生和5名硕士研究生。