基于藜麥轉(zhuǎn)錄組的脂肪酸生物合成途徑解析

時小東 孫夢涵 吳琪 鄔曉勇 趙鋼

摘?要：藜麥營養(yǎng)豐富，油脂含量高，脂肪酸組成理想，是油脂提取物的潛在資源。植物油脂主要以三酰甘油的形式儲存在作物種子和果實等器官中，其合成受到環(huán)境和基因水平的調(diào)控，涉及質(zhì)體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和油體等多個細胞器。該文基于藜麥轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)，對藜麥油脂合成相關(guān)的脂肪酸生物合成途徑基因進行挖掘，并對基因表達模式進行分析。結(jié)果表明：在藜麥中，與脂肪酸生物合成相關(guān)的基因序列共87條，涉及乙酰CoA羧化酶和β-酮脂酰ACP合成酶等關(guān)鍵酶，其中編碼長鏈酰基輔酶A合成酶基因和β-酮脂酰ACP還原酶數(shù)目最多。通過基因表達模式分析發(fā)現(xiàn)，與脂肪酸生物合成相關(guān)的基因在種子表達中呈現(xiàn)整體上調(diào)模式，可能與種子中油脂形成和積累密切相關(guān)。對藜麥乙酰CoA羧化酶亞基編碼基因進行分析發(fā)現(xiàn)，accD基因在不同組織間無差異表達，表明在藜麥中accD編碼的β-CT亞基可能不是影響乙酰CoA羧化酶發(fā)揮作用的限制因子。藜麥KASⅡ含有保守結(jié)構(gòu)域，與其他組織相比，編碼基因QcFb15、QcFb45和QcFb75在種子中均存在上調(diào)表達，參與藜麥脂肪酸碳鏈延伸及油脂形成。對藜麥脂肪酸生物合成途徑相關(guān)基因的挖掘，為藜麥油脂合成和積累的研究提供了理論基礎(chǔ)，對高油脂藜麥品種選育等后續(xù)研究也具有重要啟示作用。

關(guān)鍵詞：藜麥， 轉(zhuǎn)錄組， 脂肪酸生物合成， 差異表達基因

中圖分類號：Q945

文獻標識碼：A

文章編號：1000-3142（2020）12-1721-11

Abstract：Quinoa is rich in nutrients， high in oil content and ideal in fatty acid composition. It is a potential resource for oil extract. Plant oil is mainly stored in crop seeds and fruits in the form of triacylglycerol， and the biosynthesis of oil is catalyzed by a large set of enzymes and regulated by both environmental factors and related genes. In addition， the synthesis and storage of oil involve plastid， endoplasmic reticulum and oil body. The molecular mechanism related to the synthesis of quinoa oil will provide a basis for breeding of oil-quinoa. In this study， the transcriptome of quinoa was analyzed. Based on quinoa transcriptome data， genes involved in fatty acids biosynthesis were explored， and the expression pattern of quinoa genes related to acetyl CoA carboxylase and β-ketoacyl ACP synthase were analyzed. The results were as follows：There were 87 genes related to fatty acid biosynthesis in quinoa， involving key enzymes such as acetyl CoA carboxylase and β-ketoacyl ACP synthase. The number of long-chain acyl-CoA synthetase gene was the most， followed by the β-oxoacyl-ACP reductase gene. Through pathway enrichment analysis， all of these differentially expressed genes were classified into pathways including fatty acid biosynthesis and fatty acid metabolism which were involved in oil synthesis. Based on gene expression pattern analysis， it was found that the genes related to fatty acid biosynthesis showed up-regulation in quinoa seed， which was closely related to the production and accumulation of oil in seed. The accD gene was not differentially expressed between different tissues， indicating that the β-CT subunit may not be a limitation affecting factor for the function of acetyl-CoA carboxylase. The α-CT protein encoded by accD gene， with no signal peptide and was a hydrophobic protein. However， β-CT was a hydrophilic protein. KAS Ⅱ contained a conserved domain， and QcFb15， QcFb45 and QcFb75 were up-regulated in seeds， which were related to the chain extension of quinoa fatty acids and oil formation. The excavation of genes related to fatty acid biosynthesis pathway of quinoa will provide a theoretical basis for the study of the synthesis and accumulation of oil， and it has important enlightenment for the follow-up research of high oil quinoa varieties.

Key words：quinoa， transcriptome， fatty acid biosynthesis， different expression genes

藜麥（Chenopodium quinoa）為一年生莧科植物，原產(chǎn)于南美洲安第斯山區(qū)，是哥倫比亞到智利中部等地區(qū)重要的糧食作物，已有七千年的栽培歷史（Jacobsen et al.， 2003）。藜麥為四倍體植物，很多質(zhì)量性狀表現(xiàn)出雙染色體遺傳特性（Maughan et al.， 2004）。藜麥具有豐富的遺傳多樣性和變異性，表現(xiàn)出不同生態(tài)條件下的廣泛適應(yīng)性，緯度分布廣，海拔分布廣泛。藜麥可以在海平面到海拔4 000?m的范圍種植，耐受土壤貧瘠、干旱和鹽堿等惡劣環(huán)境（Hilal et al.， 2004; Hariadi et al.， 2011）。根據(jù)FAO統(tǒng)計（2017），藜麥產(chǎn)量主要集中在秘魯、玻利維亞、厄瓜多爾，智利、阿根廷、哥倫比亞也是主產(chǎn)國。此外，藜麥在美國、印度、意大利、法國等95個國家和地區(qū)均有種植（崔宏亮等，2019）。藜麥雖然自20世紀90年代，已引入我國，但研究進展相對緩慢。近年來，中國農(nóng)業(yè)科學院作物科學研究所、成都大學等科研機構(gòu)對藜麥開展了多方面研究。目前，已審（鑒）定藜麥品種10余個，在山西、青海、甘肅、內(nèi)蒙等18個?。▍^(qū)）進行推廣種植，面積達9 000 hm2（2017年數(shù)據(jù)），并初步呈現(xiàn)規(guī)模化種植的發(fā)展趨勢?；谵见溤诓涣細夂驐l件下的持久適應(yīng)能力，因此被認為是各種不良非生物因素限制條件下進行糧食作物生產(chǎn)的最佳選擇之一。

藜麥既是一種極富營養(yǎng)價值的食物，氨基酸配比均衡，含有人體所需的全部必須氨基酸，也是FAO認定的唯一一種單體植物即可滿足人體基本營養(yǎng)需求的食物，因此是最適宜人類的完美“全營養(yǎng)食品”。藜麥籽粒中既不含有谷物中常見的谷蛋白等過敏原，也不含麩質(zhì)，適合孕婦、嬰幼兒等特殊人群。同時，藜麥富含油類成分，脂肪平均含量為5%～7%，高于玉米脂肪酸含量（3%～4%）（Zevallos et al.， 2012）。藜麥籽粒脂肪酸含量受到品種和種植環(huán)境等因素的影響。徐天才等（2017）對不同海拔下藜麥營養(yǎng)成分進行分析表明，藜麥粗脂肪含量隨海拔升高而增加。胡一波等（2017）對我國北方種植的25份藜麥種質(zhì)資源進行品質(zhì)評價，研究表明不同藜麥品種籽粒脂肪酸含量變化范圍為3.51%～6.72%，且與總黃酮含量呈現(xiàn)極顯著正相關(guān)性。對不同生育期植株（苗期、初花期、灌漿期和成熟期）進行脂肪酸分析表明，植株全株脂肪酸含量由苗期的9.53%下降到成熟期的3.30%，苗期脂肪酸含量較高（魏玉明等，2018）。此外，因其不飽和脂肪酸豐富，皮膚滲透性好，油脂透明度高，藜麥籽油已經(jīng)在保健產(chǎn)品、嬰兒乳液、高檔口紅等產(chǎn)品中得到應(yīng)用。柳慧芳等（2018）建立了藜麥油脂的超臨界CO2萃取工藝，為藜麥油脂開發(fā)利用提供了技術(shù)支持。上述研究均表明，藜麥具有較高的油脂含量和理想的脂肪酸組成，既可作為油脂提取物的潛在資源，也被作為非油料種子作物。

植物油脂主要以三酰甘油酯的形式存在，其合成是眾多酶和基因的協(xié)同表達和調(diào)節(jié)的復雜過程，涉及脂肪酸合成和三酰甘油組裝等過程，大多數(shù)步驟已經(jīng)研究較為透徹（Beisson et al.， 2013）。脂肪酸合成是植物體內(nèi)油脂形成的第一步，主要發(fā)生在質(zhì)體，合成需要前體物質(zhì)乙酰輔酶A的供應(yīng)，前體物質(zhì)在乙酰輔酶A羧化酶的作用下生成丙二酰輔酶A，后經(jīng)過脂肪酸合酶、脂肪酰-ACP硫酯酶等催化，形成不同鏈長的游離脂肪酸（Yuan et al.， 1995; Pidkowich et al.， 2007）。游離脂肪酸在?；o酶A合成酶作用下形成?；o酶A，后經(jīng)過3-磷酸甘油?；D(zhuǎn)移酶、溶血磷酸?；D(zhuǎn)移酶、二酰甘油轉(zhuǎn)酰酶等作用，將?；D(zhuǎn)移到磷酸甘油骨架上，形成三酰甘油脂（Oakes et al.， 2011）。由此可見，植物油脂合成是多種酶和基因共同參與的復雜過程，這是植物油脂含量和組成表現(xiàn)出復雜多樣性的分子遺傳基礎(chǔ)（陳昊等，2013）。從整體上對植物油脂合成途徑相關(guān)基因的挖掘和深入分析，將對全面闡明植物油脂代謝調(diào)控網(wǎng)絡(luò)提供參考，為植物油脂合成調(diào)控奠定基礎(chǔ)。目前，對藜麥油脂方面的研究主要集中于含量、脂肪酸組成和提取工藝等方面，油脂合成調(diào)控機理及作用途徑等方面的研究尚未開展，這在一定程度上限制了油脂產(chǎn)量的提高和品質(zhì)的改善。

本研究在藜麥轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，通過生物信息學方法，確定了其脂肪酸合成途徑中的相關(guān)基因，并對基因結(jié)構(gòu)和表達模式進行分析，對差異表達基因進行鑒定。本研究結(jié)果將為藜麥高油脂內(nèi)在機制的解析奠定基礎(chǔ)，同時也為相關(guān)功能基因研究和油用藜麥分子育種提供數(shù)據(jù)支持。

1?材料與方法

1.1 材料

藜麥籽粒種植于成都大學雜糧加工重點實驗室試驗基地，9月份播種，以隴藜2號品種為試驗材料。當材料出現(xiàn)成熟籽粒時，選取5株藜麥，分別取其根、莖、葉、花和種子混勻，使用液氮速凍保存。

1.2 方法

1.2.1 測序文庫構(gòu)建及測序?轉(zhuǎn)錄組測序文庫構(gòu)建及測序工作由北京百邁客生物科技有限公司完成，運用Illumina高通量測序平臺，基于邊合成邊測序技術(shù)。

1.2.2 數(shù)據(jù)處理及基因表達?對測序數(shù)據(jù)進行質(zhì)量控制和去雜處理后得到有效序列，運用HISAT2軟件（Kim et al.， 2015）將序列對比到藜麥參考基因組（Jarvis et al.， 2017）。使用BLAST軟件對序列與公共數(shù)據(jù)庫進行對比，得到注釋信息。采用FPKM衡量基因表達水平，并運用EBSeq進行差異基因分析，篩選標準為差異倍數(shù)（Fold Change）≥2且錯誤發(fā)現(xiàn)率（False Discovery Rate）<0.01。

1.2.3 脂肪酸合成途徑基因挖掘?根據(jù)KEGG數(shù)據(jù)庫中脂肪酸合成途徑（ko00061）注釋信息，得到藜麥脂肪酸合成途徑中的相關(guān)基因（Kanehisa et al.， 2004）。使用ExPaSy、SOPMA、ProtComp等在線軟件對序列進行生物信息學分析，參數(shù)設(shè)置為默認值。

2?結(jié)果與分析

2.1 測序數(shù)據(jù)統(tǒng)計

對測序數(shù)據(jù)進行過濾后，各樣品的有效數(shù)據(jù)量均大于6.30 GB，Q30堿基百分比均大于92.10%，表明該試驗得到數(shù)據(jù)質(zhì)量較高，能夠滿足后續(xù)分析需求。通過對有效序列與藜麥參考基因組進行對比，匹配到參考基因組效率為92.90%～96.63%，說明轉(zhuǎn)錄組測序數(shù)據(jù)適合該參考基因組。此外，通過與參考基因組注釋信息進行比較，共發(fā)掘得到7 416個新基因（表1）。將得到的新基因序列分別與公共數(shù)據(jù)庫中進行對比分析，共5 623個基因序列被注釋，占新基因數(shù)量的75.82%。其中：注釋到Nr數(shù)據(jù)庫的新基因數(shù)量最多，有5 578個，占所有新基因數(shù)目的75.22%;其次是eggNOG數(shù)據(jù)庫，注釋新基因數(shù)目為3 454個;注釋到KEGG數(shù)據(jù)庫的新基因數(shù)目為1 161個，占挖掘新基因數(shù)目的15.66%。

2.2 藜麥脂肪酸合成途徑基因挖掘

基于藜麥基因組和轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)的KEGG代謝途徑分析，為全面挖掘藜麥營養(yǎng)物質(zhì)合成途徑解析和代謝網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建提供了數(shù)據(jù)支撐。脂肪酸合成是植物油脂合成的基礎(chǔ)，基于藜麥基因組和不同組織轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)，對藜麥脂肪酸生物合成途徑（fatty acid biosynthesis，ko00061）進行分析，挖掘得到相關(guān)基因87個，共編碼15種酶/蛋白（表2，圖1）。其中：編碼長鏈?；o酶A合成酶（LACS）基因數(shù)目最多，為20個;其次為β-酮脂酰ACP還原酶（KAR），編碼基因數(shù)目為13個。結(jié)合KEGG通路對比結(jié)果，構(gòu)建了藜麥脂肪酸生物合成途徑（圖1），乙酰CoA是藜麥脂肪酸生物合成的前體，其在乙酰CoA羧化酶（ACCase）作用下生成丙二酸單酰CoA，該步驟是從頭合成脂肪酸的第一步反應(yīng)。上述過程形成的丙二酸單酰CoA是脂肪酸鏈延伸的二碳單位的直接供體。丙二酸單酰CoA再經(jīng)過脂肪酸合酶（FAS）系統(tǒng)，F(xiàn)AS由5部分組成，分別為丙二酸單酰輔酶A-ACP轉(zhuǎn)移酶（MAT）、β-酮脂酰ACP合成酶（KAS）、KAR、β-酮脂酰ACP脫水酶（HAD）和烯脂酰ACP還原酶（EAR），在藜麥中編碼基因數(shù)目分別為2、11、13、2和3。FAS系統(tǒng)催化連續(xù)循環(huán)，每次增加2個碳長度，直到生成軟脂酸-ACP和硬脂酸ACP，其在?；鵄CP硫酯酶（FAT）的作用下將ACP釋放，終止碳鏈延伸反應(yīng)。隨后，游離脂肪酸在LACS的作用下形成三酰甘油合成的底物——脂酰CoA。

2.3 藜麥脂肪酸合成途徑基因的組織表達模式分析

基于藜麥根（T1）、莖（T2）、葉（T3）、花（T4）和種子（T5）轉(zhuǎn)錄組的表達數(shù)據(jù)，以種子為試驗組，以其他組織為對照組。對篩選的差異表達基因進行Pathway富集性分析，篩選富集度水平（P<0.05）且顯著水平前20個代謝通路進行通路作圖，每組差異表達基因都有一些被歸類于脂肪酸生成途徑，如脂肪酸生物合成途徑、脂肪酸代謝途徑、脂肪酸延長（表3）。對涉及藜麥脂肪酸合成途徑的差異表達基因進行分析，在根vs種子、莖vs種子、葉vs種子和花vs種子中，差異表達基因分別為45個、35個、33個和32個，其中上調(diào)表達基因數(shù)目分別為39個、31個、22個和25個，下調(diào)表達基因數(shù)目為6個、4個、11個和7個（圖2）。

2.4 乙酰CoA羧化酶（ACCase）分析

乙酰CoA羧化酶催化作用是脂肪酸生物合成的第一步，也是脂肪酸合成的限速步驟，該步驟依賴ATP，與種子含油量密切相關(guān)。乙酰CoA羧化酶由4個亞基組成，即生物素羧基載體蛋白（BCCP）亞基、生物素羧化酶（BC）亞基、羧基轉(zhuǎn)移酶（CT）的α-CT亞基和β-CT亞基。在藜麥中鑒定出17個基因編碼4個亞基，其中5個accB基因編碼BCCP，2個accC基因編碼BC，7個accA和3個accD基因分別編碼α-CT和β-CT亞基（表4）。在植物中，細胞質(zhì)中α-CT亞基所表達的前體蛋白被運送到葉綠體中，與β-CT亞基所表達的蛋白結(jié)合，形成ACCase的羧基轉(zhuǎn)移酶（CT），對ACCase功能的發(fā)揮起著重要的作用。在藜麥中，α-CT亞基氨基酸數(shù)目介于513～736，理論等電點為8.08～9.14。除去QcFb26，其余α-CT亞基脂溶系數(shù)為89.63～95.43 （小于100）， 不穩(wěn)定系數(shù)為33.64～37.51（小于40），親水性小于0，推測藜麥α-CT以疏水性脂溶蛋白為主，表現(xiàn)為穩(wěn)定蛋白。β-CT亞基氨基酸數(shù)目為237～369，理論等電點為4.75～7.66;脂溶系數(shù)為94.64～99.08，均小于100;親水性為0.01～0.10，推測β-CT為親水性脂溶蛋白;其不穩(wěn)定系數(shù)為32.74～45.59，穩(wěn)定性具有差異性。通過對信號肽預測，CT亞基不存在信號肽切割位點，是一個非分泌蛋白。

將基因在種子中表達量與其他組織中的表達量進行兩兩對比發(fā)現(xiàn)，11個基因的表達量出現(xiàn)上調(diào)表達，除編碼β-CT亞基的accD基因無差異表達外，其余家族編碼基因均在藜麥不同組織間存在差異表達（表5）。與其他4個組織相比，QcFb76（accC）、QcFb8（accA）、QcFb46（accB）基因在種子中均表現(xiàn)為上調(diào)表達;與葉片相比，基因QcFb52（accB）在種子中為下調(diào)表達，這是挖掘得到唯一的1個下調(diào)表達基因;剩余6個基因的表達量在任何組織中均沒有發(fā)生變化。上述結(jié)果表明，在種子中ACCase表達量相對其他組織高，有利于種子中脂肪酸的合成，為種子中油脂合成和積累提供更多的底物。

2.5 β-酮脂酰ACP合成酶（KAS）分析

植物脂肪酸的合成是在脂肪酸合成酶的作用下，將C2結(jié)構(gòu)反復添加到脂肪酸鏈中，經(jīng)過多次循環(huán)，形成不同碳鏈長度的脂肪酸，β-酮脂酰ACP合成酶（KAS）作為脂?；d體，在脂肪酸合成中發(fā)揮著重要的作用。在藜麥中，鑒定出11個KAS基因編碼蛋白，其中7個fabH基因編碼KASⅡ、4個fabF基因編碼KASⅢ（表6）。運用生物信息學軟件，對藜麥KAS家族蛋白理化性質(zhì)進行預測表明，編碼的KASⅡ氨基酸數(shù)目為185～549，理論等電點為5.95～7.99。4個KASⅡ不穩(wěn)定指數(shù)小于40，3個KASⅡ大于40，其穩(wěn)定性存在差異;脂溶系數(shù)均小于100，推測KASⅡ為脂溶蛋白。SignalP對信號肽進行預測，QcFb47和QcFt53存在信號肽位點，推測可能為分泌型蛋白，其余KASⅡ為非分泌型蛋白。對KASⅢ家族蛋白理化性質(zhì)分析表明，藜麥中KASⅢ蛋白表現(xiàn)為高度一致性，為不穩(wěn)定的親水性脂溶蛋白。KASⅢ蛋白中也未檢測到信號肽， 預測為非分泌型蛋白。對藜麥KASⅡ序列結(jié)構(gòu)分析表明，含有相對保守的KASⅡ結(jié)構(gòu)GPNYSISTACATSN（F/H/Y）CI;同時，藜麥KASⅡ序列N端氨基酸序列存在差異性，C端氨基酸序列相對保守（圖3）。

將基因在種子中表達量與其他組織中的表達量進行兩兩對比發(fā)現(xiàn)，除QcFb30外，其他KAS編碼基因在種子中均發(fā)現(xiàn)存在上調(diào)表達;與葉片相比，1個基因（QcFb29）在種子中出現(xiàn)下調(diào)表達，這是挖掘到的唯一的下調(diào)表達基因（表5）。對差異表達基因進行分析，與根相比，10個基因為上調(diào)表達;與莖相比，8個基因為上調(diào)表達;在葉和花中存在上調(diào)表達的基因數(shù)目為4個和6個。與其他4個組織相比，在種子中QcFb15、QcFb45、QcFb75、QcFb51基因均表現(xiàn)為上調(diào)表達。上述結(jié)果表明，在種子中KAS編碼基因表達量相對其他組織中高，有利于種子中脂肪酸鏈的延長，為油脂合成提供條件。

3?討論與結(jié)論

雖然藜麥全基因組數(shù)據(jù)已經(jīng)報道，但藜麥分子生物學研究基礎(chǔ)相對薄弱，功能基因數(shù)據(jù)仍有待深入地研究（Jarvis et al.， 2017; Zou et al.， 2017）。轉(zhuǎn)錄組測序技術(shù)成本低，靈敏度高，可在短時間內(nèi)獲得大量基因表達數(shù)據(jù)，相比其他高通量基因表達數(shù)據(jù)獲得方法具有明顯的優(yōu)勢，已經(jīng)在油桐、核桃等產(chǎn)油植物的脂肪酸合成途徑挖掘中得到成功運用（陳昊等，2013; 楊麗等，2017）。本研究利用藜麥5種組織（根、莖、葉、花和種子）轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)，測序數(shù)據(jù)Q30堿基百分比均大于92%，對比參考基因組效率大于92%，表明序列測序質(zhì)量達到轉(zhuǎn)錄組分析的要求。同時，通過基因組對比分析，挖掘得到了7 461個新基因序列，并有5 623個新基因得到注釋， 新基因的挖掘可能與品種選擇及參考基因組測序質(zhì)量等原因有關(guān)，將為完善藜麥參考基因組序列提供數(shù)據(jù)。油脂合成代謝過程復雜，涉及多個途徑，如脂肪酸生物合成、脂肪酸延長、脂肪酸去飽和、甘油磷脂代謝等過程，脂肪酸生物合成途徑是油脂合成代謝的前體（White et al.， 2005）。通過對藜麥轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)進行KEGG功能注釋，挖掘得到了藜麥脂肪酸生物合成途徑信息，共得到87條編碼基因序列。相比其他物種而言，挖掘得到編碼基因數(shù)目相對較多，如在油桐中共發(fā)現(xiàn)54條序列歸類于脂肪酸生物合成途徑（陳昊等，2013），在于瑪氏骨條藻（Skeletonema marinoi）中挖掘得到了脂肪酸生物合成途徑相關(guān)的轉(zhuǎn)錄本33個，編碼26種酶（張梅等，2018）。這可能與藜麥脂肪酸生物合成途徑調(diào)控相對復雜有關(guān)。

對藜麥種子與其他組織脂肪酸生物合成途徑基因的表達譜進行兩兩對比發(fā)現(xiàn)，差異基因表達以上調(diào)為主。其中與葉片相比，種子中上調(diào)表達基因數(shù)目最少，下調(diào)表達基因數(shù)目最多。魏玉明等（2018）對藜麥不同生育期粗脂肪含量進行測定，結(jié)果表明在藜麥成熟期，粗脂肪含量僅存在于葉片和籽粒中，莖稈、根系等組織未檢測到粗脂肪，且葉片和籽粒中脂肪酸含量差異不顯著（P<0.05）。這說明藜麥不同組織轉(zhuǎn)錄組的分析結(jié)果與生理研究結(jié)果相一致。

在油脂合成中，脂肪酸生物合成途徑是目前了解最為清晰的途徑（Tran et al.， 2014）。accD是制約質(zhì)體ACCase活性水平的關(guān)鍵制約因子，有研究結(jié)果表明通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)實現(xiàn)accD超表達，提高了質(zhì)體ACCase水平，并引起葉片脂肪酸含量的提高和結(jié)籽量的增加，但籽粒脂肪酸含量沒有變化（Sasaki et al.， 2001; Madoka et al.， 2003）。對藜麥脂肪酸生物合成途徑基因進行分析，在藜麥乙酰輔酶A羧化酶組成相關(guān)的基因中，與其他組織相比，種子中accD基因未發(fā)生差異表達。KAS催化脂肪酸合成的縮合反應(yīng)，作為脂酰基載體，對脂肪酸合成的啟動和循環(huán)起著重要作用。KASⅢ是啟動脂肪酸合成，KASⅡ是催化植物棕櫚酸到硬脂酸轉(zhuǎn)化過程的關(guān)鍵酶，對最終油脂組成起著重要的決定作用，此外還與植物的低溫適應(yīng)性和植物的生長發(fā)育密切相關(guān)（Carlsson et al.， 2002）。在藜麥中，與其他組織相比，在種子中KASⅡ編碼基因fabH均表現(xiàn)出上調(diào)表達，使硬脂酸含量增加。Ando et al.（2002）對藜麥籽粒脂肪酸組成的研究結(jié)果表明，18碳組成脂肪酸遠高于16碳組成脂肪酸，與藜麥種子中fabH高表達具有一致性。結(jié)合藜麥參考基因組和轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)，對藜麥脂肪酸生物合成途徑進行分析，明確了脂肪酸生物合成途徑相關(guān)基因及編碼蛋白信息，為深入研究藜麥脂肪酸形成的分子機理提供了數(shù)據(jù)支撐，也為解析藜麥油脂形成與基因的關(guān)系解析奠定了基礎(chǔ)。

參考文獻：

ANDO H， CHEN YC， TANG H， et al.， 2002. Food components in fractions of quinoa seed[J]. Food Sci Technol Res， 8（1）： 80-84.

BEISSON F， ABRAHAM J， SARI R， et al.， 2003. A 2003 census of the candidates， a study of the distribution of expressed sequence tags in organs， and a web-based database[J]. Plant Physiol， 132（2）：681-679.

CARLSSON A， LABRIE S， KINNEY A， et al.， 2002. A KAS2 cDNA complements the phenotypes of the Arabidopsis fab1 mutant that differs in a single residue bordering the substrate binding pocket[J]. Plant J， 29（6）：761-770.

CHEN H， JIANG GX， LONG HX， et al.， 2013. Analysis of oil synthesis metabolism pathways based on transcriptome changes in tung oil trees seeds during three different development stages[J]. Hereditas， 21（3）：13-17.[陳昊， 蔣桂雄， 龍洪旭， 等， 2013. 基于油桐種子3個不同發(fā)育時期轉(zhuǎn)錄組的油脂合成代謝途徑分析[J]. 遺傳， 35（12）：1403-1413.]

CUI HL， XING B， YAO Q， et al.， 2019. SWOT analysis on development of quinoa industry in Ili Valley of Xinjiang[J]. Crops， 1：13-17.[崔宏亮， 邢寶， 姚慶， 等， 2019. 新疆伊犁河谷藜麥產(chǎn)業(yè)發(fā)展的SWOT分析[J]. 作物雜志， 1：13-17.]

HARIADI Y， MARANDON K， TIAN Y， et al.， 2011. Ionic and osmotic relations in quinoa （Chenopodium quinoa Willd.） plants grown at various salinity levels[J]. J Exp Bot， 62（1）：185-193.

HE HF， ZHU TC， LIN FW， 2018. Application prospect of quinoa in cosmetics[J]. Guangdong Chem Ind， 45（2）：

120-122.[何海芬， 朱統(tǒng)臣， 林飛武， 2018. 藜麥在化妝品中的應(yīng)用前景[J]. 廣東化工， 45（2）：120-122.]

HILAL M， PARRADO MF， ROSA M， et al.， 2004. Pre-harvest sprouting in white wheats and its resistant characteristics of cultivars[J]. Photochem Photobiol， 79（2）：205-210.

HU YB， YANG XS， LU P， et al.， 2017. The resistance and mechanism of pre-harvest sprouting in spring wheat[J]. Acta Agron Sin， 43（3）：464-470.[胡一波， 楊修仕， 陸平， 等， 2017. 中國北部藜麥品質(zhì)性狀的多樣性和相關(guān)性分析[J]. 作物學報， 43（3）：464-470.]

JACOBSEN SE， MUJICA A， JENSEN CR， 2003. The resistance of quinoa （Chenopodium quinoa Willd.） to adverse abiotic factors[J]. Food Rev Int， 19（1-2）：99-109.

JARVIS DE， HO YS， LIGHTFOOT DJ， et al.， 2017. The genome of Chenopodium quinoa[J]. Nature， 542（7641）：307-312.

KANEHISA M， GOTO S， KAWASHIMA S， et al.， 2004. The KEGG resource for deciphering the genome[J]. Nucl Acid Res， 32（Database issue）：D277-D280.

KIM D， LANGMEAD B， SALZBERG SL， 2015. HISAT：A fast spliced aligner with low memory requirements[J]. Nat Methods， 12（4）：357-360.

LIU HF， GUO JY， JIANG LH， et al.， 2018. Optimization of supercritical CO2 extraction of quinoa oil and analysis of its fatty acid components[J]. Sci Technol Food Ind， 39（22）：200-203.[柳慧芳， 郭金英， 江利華， 等， 2018. 超臨界CO2萃取藜麥油脂的工藝優(yōu)化及其脂肪酸成分分析[J]. 食品工業(yè)科技， 39（22）：200-203.]

MADOKA Y， TOMIZAWA K， MIZOI J， et al.， 2002. Chloroplast transformation with modified accD operon increases acetyl-CoA carboxylase and causes extension of leaf longevity and increase in seed yield in tobacco[J]. Plant Cell Physiol， 43（12）：1518-1525.

MAUGHAN PJ， BONIFACIO A， JELLEN EN， et al.， 2004. A genetic linkage map of quinoa （Chenopodium quinoa） based on AFLP， RAPD， and SSR markers[J]. Theor Appl Genet， 109（6）：1185-1195.

OAKES J， BRACKENRIDGE D， COLLETTI R， et al.， 2011. Expression of fungal diacylglycerol acyltransferase2 genes to increase kernel oil in maize[J]. Plant Physiol， 155（3）： 1146-1157.

PIDKOWICH MS， NGUYEN HT， HEILMANN I， et al.， 2007. Modulating seed beta-ketoacyl-acyl carrier protein synthase Ⅱ level converts the composition of a temperate seed oil to that of a palm-like tropical oil[J]. Proc Natl Acad Sci USA， 104（11）：4742-4747.

SASAKI Y， KOZAKI A， OHMORI A， et al.， 2001. Chloroplast RNA editing required for functional acetyl-CoA carboxylase in plants[J]. J Biol Chem， 276（6）：3937-3940.

TRAN TH， HSIAO YS， JO J， et al.， 2015. Structure and function of a single-chain， multi-domain long-chain acyl-CoA carboxylase[J]. Nature， 518（7537）：120-124.

WEI YM， YANG FR， LIU WY， et al.， 2018. Regulation of nutrient accumulation and distribution in quinoa at different growth stages[J]. Pratac Sci， 35（7）：1720-1727.[魏玉明， 楊發(fā)榮， 劉文瑜， 等， 2018. 藜麥不同生育期營養(yǎng)物質(zhì)積累與分配規(guī)律[J]. 草業(yè)科學， 35（7）：1720-1727.]

WHITE SW， ZHENG J， ZHANG YM， et al.， 2005. The structural biology of type Ⅱ fatty acid biosynthesis[J]. Ann Rev Biochem， 74：791-831.

XU TC， HE GQ， LI ZG， et al.， 2017. Nutritional components in Chenopodium quinoa at different elevations[J]. Chin Agric Sci Bull， 33（17）：129-133.[徐天才， 和桂青， 李兆光， 等， 2017. 不同海拔藜麥的營養(yǎng)成分差異性研究[J]. 中國農(nóng)學通報， 33（17）：129-133.]

YANG L， CHEN H， PAN CD， et al.， 2017. Transcriptome analysis for walnut seed during oil synthesis period[J]. J Fruit Sci， 34（9）：1084-1094.[楊麗， 陳虹， 潘存德， 等，2017. 核桃種子油脂轉(zhuǎn)化期轉(zhuǎn)錄組分析[J]. 果樹學報， 34（9）：1084-1094.]

YUAN L， VOELKER TA， HAWKINS DJ， 1995. Modification of the substrate specificity of an acyl-acyl carrier protein thioesterase by protein engineering[J]. Proc Natl Acad SciUSA， 92（23）：10639-10643.

ZEVALLOS VF， JULIA EH， SULIGOJ T， et al.， 2012. Variable activation of immune response by quinoa （Chenopodium quinoa Willd.） prolamins in celiac disease[J]. Am J Clin Nutr， 96（2）：337-344.

ZHANG M， MI TZ， ZHEN Y， et al.， 2018. Description of fatty acid synthesis pathway based on Skeletonema marinoi transcriptome[J]. Period Ocean Univ Chin， 48（4）：81-93.[張梅， 米鐵柱， 甄毓， 等， 2018. 基于瑪氏骨條藻轉(zhuǎn)錄組的脂肪酸合成途徑分析[J]. 中國海洋大學學報， 48（4）：81-93.]

ZOU C， CHEN A， XIAO L， et al.， 2017. A high-quality genome assembly of quinoa provides insights into the molecular basis of salt bladder-based salinity tolerance and the exceptional nutritional value[J]. Cell Res， 27（11）：1327-1340.

（責任編輯?蔣巧媛）