河南科技大学侯小改课题组揭示牡丹种子油脂生物合成及代谢调控模式

来源：BioArt植物

牡丹 (Paeonia suffruticasa Andrews.) 是芍药科 (Paeoniaeeae) 芍药属 (Paeonia L.) 牡丹组 (Sect. Moutan DC.) 多年生落叶灌木，是我国的候选国花，具有极高的观赏、药用和油用价值。牡丹籽油富含不饱和脂肪酸，尤其是α-亚麻酸 (ALA) 比例高达42%，是一种优质的食用油资源。解析基因和蛋白水平上牡丹种子发育过程中油脂生物合成和代谢的调控模式，对提高牡丹油用品质和通过分子育种途径调控牡丹种子油脂代谢具有重要意义。

2019年10月，Horticulture Research 杂志在线发表了河南科技大学农学院/牡丹学院侯小改课题组题为Integrated analysis of transcriptomic and proteomic data from tree peony (P. ostii) seeds reveals key developmental stages and candidate genes related to oil biosynthesis and fatty acid metabolism的研究论文，初步揭示了牡丹种子发育过程中与油脂生物合成和脂肪酸代谢相关的关键基因和蛋白及重要代谢通路。 

该研究对油用牡丹‘凤丹’开花授粉后9个不同发育时期的种子进行转录组和蛋白质组联合分析，共鉴定出38482个unigenes和2841个蛋白。差异表达基因（DEGs）和差异表达蛋白（DEPs）聚类分析将种子发育划分为三个阶段，分别对应于种子快速生长、内含物积累和转化、脱水和成熟阶段。在转录组和蛋白质组水平上共同鉴定到15条脂质代谢通路，富集分析表明，授粉后53-88天为种子脂肪酸快速合成期。鉴定出与脂肪酸代谢相关的211个基因和35个蛋白，与不饱和脂肪酸生物合成相关的63个基因和11个蛋白，与ALA代谢相关的115个基因和24个蛋白。系统发育分析结果显示，16个脂肪酸去饱和酶基因可分为4个脂肪酸脱饱和酶(FAD)簇，其中8个在授粉后53天时表达量最高，表明其在ALA积累过程中发挥重要作用。油脂生物合成基因的RT-qPCR表达模式与RNA-seq结果基本一致。基于多重反应监测(MRM)方法测定的脂肪酸代谢和种子发育相关蛋白的表达模式，与蛋白质组学结果高度一致。转录组和蛋白组关联分析结果表明，DEGs和DEPs的数量和丰度存在显著差异，但表达模式和代谢途径高度一致。该研究从基因和蛋白水平初步解析了油用牡丹种子发育过程中油脂积累调控机制，为油用牡丹油脂生物合成和代谢调控奠定了重要理论基础。

Putative fatty acid desaturase ( FAD ) unigenes identified in P. ostii seeds and oil biosynthesis pathway in P. ostii 

河南科技大学农学院/牡丹学院2015级生物学专业硕士研究生王晓静和美国克莱姆森大学遗传与生物化学系梁海英教授为共同第一作者，侯小改教授为通讯作者。

论文链接：

https://www.nature.com/articles/s41438-019-0194-7