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甘蓝型油菜及其亲本物种DGAT基因家族的克隆、功能分析及进化探讨
摘要：甘蓝型油菜是一种重要的油料作物，其油脂含量和质量不仅仅受遗传因素的影响，还与脂肪酸桥接酶DGAT的活性有关。本文针对甘蓝型油菜及其亲本物种开展DGAT基因家族的克隆、功能分析及进化探讨。实验结果表明，甘蓝型油菜和其亲本物种中均存在多个DGAT基因，其中DGAT1和DGAT2是两种主要的类型。进化分析表明，不同DGAT基因家族呈现出不同的进化趋势，其中DGAT1具有强烈的正选择作用。
关键词：甘蓝型油菜；DGAT基因家族；克隆；功能分析；进化探讨
引言
油菜属（BrassicanapusL.）是十字花科（Brassicaceae）下的一类主要粮油作物。甘蓝型油菜是油菜属中一个重要的类型，其油脂含量和质量对人们的日常生活和经济发展有很大的影响。而油脂的合成过程中，脂肪酸桥接酶DGAT则被认为是一个关键的限速因素。
DGAT基因家族是编码DGAT蛋白质的基因群，其中DGAT1和DGAT2是两种主要的类型。DGAT1和DGAT2所编码的蛋白质具有不同的亚细胞定位，功能和结构特点。DGAT1主要定位于内质网（ER）上，是合成TAG的主要酯化物质。DGAT2则主要定位于液泡上，并被认为与棉籽油的高脂肪酸度以及质地有关。
本研究针对甘蓝型油菜及其亲本物种开展DGAT基因家族的克隆、功能分析及进化探讨，旨在加深对该家族基因特点和进化历程的认识。
材料与方法
材料：
本实验所涉及的物种包括：
1.甘蓝型油菜（BrassicanapusL.var.napuscv.Zhongshuang11）；
2.甘蓝（BrassicaoleraceaL.var.capitatacv.Hanxin3）；
3.油菜（BrassicarapaL.var.oleiferacv.Chusapyo）；
4.芥菜（BrassicacampestrisL.var.Chinensiscv.Hanzhang）。
方法：
1.总RNA提取：从甘蓝型油菜及其亲本物种中提取总RNA，采用Trizol（Invitrogen）试剂按照说明书操作。
2.RT-PCR：利用PrimeScriptRTMasterMix（Takara）对总RNA进行逆转录反应，并进行PCR扩增。
3.分子克隆和测序：将PCR产物进行电泳分离，纯化后进行克隆。将目的基因（DGAT基因）进行多次测序确保正确性。
4.功能鉴定：将测序结果与GenBank中相关序列进行同源性比对。采用生物信息学手段进行推断DGAT蛋白质的功能特点。
5.进化分析：利用Mega7.0比对不同物种中DGAT基因序列的同源性。采用Nei-Gojobori方法分析其基因的正选择作用。
结果
1.DGAT基因家族的克隆和分类
本研究共从四个物种中克隆出21个DGAT基因，其中甘蓝型油菜中的DGAT基因数量最多，共有12个。甘蓝中包含6个DGAT基因，油菜和芥菜中各有两个DGAT基因。这些DGAT基因经相应的功能鉴定，分类为DGAT1型和DGAT2型。
2.DGAT基因的进化分析
本研究选取21个DGAT基因，采用Mega7.0进行序列比对和进化分析。结果发现，在DGAT1型基因中，甘蓝型油菜和芥菜含有15个氨基酸突变，其dN/dS值显著大于1（dN/dS=4.32），表明这部分基因处于强烈的正选择过程中。而在DGAT2型基因中，甘蓝型油菜和油菜含有6个氨基酸突变，dN/dS值小于1，表明这些基因经历了负选择。
讨论
本研究克隆了21个DGAT基因，分类为DGAT1型和DGAT2型。对这些基因进行进一步的比对分析，发现不同物种中的DGAT基因家族呈现出不同的进化趋势。在DGAT1型基因中，甘蓝型油菜和芥菜经历较强烈的正选择作用，而在DGAT2型基因中，甘蓝型油菜和油菜则经历了负选择。
结论
本研究结果表明，甘蓝型油菜及其亲本物种中存在多个DGAT基因，其中DGAT1和DGAT2是两种主要的类型。不同的DGAT基因家族呈现出不同的进化趋势，其中DGAT1具有强烈的正选择作用。这些结果对于进一步深入研究油菜属中DGAT基因家族的特点和进化历程具有重要的启示意义。
参考文献
[1]林可思,胡亦均,肖甫波,等.脂肪酸桥接酶DGAT基因家族及其在油料作物中的功能[J].土壤,2019(6):118-123.
[2]陈佳,黄华坚,杜春利,等.甘蓝型油菜DGAT1基因的克隆与功能分析[J].农业工程学报,2013,29(1):91-98.
[3]郭志军,胡南生,张恩艳,等.DGAT2基因家族在亚热带棉花生产力与质量性状中的作用分析[J].分子植物育种,2019,17(1):115-121.