甘蓝型油菜及其亲本物种油体固醇蛋白基因的序列与进化分析1 引言

通常我们所了解的，有关植物种子中的干营养物质一般主要包括糖类、脂肪和蛋白质等。其中脂肪类则大多数都是以三酰甘油的形式存在存在于种子细胞中，并且TAG在一种称之为油体的间接性亚细胞器中累积，是植物种子中常见的并被公认的主要的脂类营养和化学能储存形式，不过种子中的tag分子之间并不是彼此聚合的，而是分散成了许多小的稳定的亚细胞微滴[1]。油体既然被作为生物体中最小型的细胞器，那么它必定有着其自身的结构和特征，比如说其是由一层致密的单层磷脂膜所包围，内部由不透明的基质构成的；再比如其直径非常小，一般为0.5～2.5µm，更加值得一提的是无论是在活细胞中还是在离体状态下-优尔;文'论[文]网www.youerw.com，油体细胞都十分稳定，尤其是在干种子中或在活细胞外经离心分离的上浮液中，油体与油体之间并不会发生融合或聚合，甚至就算是经过了长时间的贮存，它们仍能保持稳定。

根据Tzen和Huang(1992)提出的油体结构模型，油体是由单层磷脂分子(PL)及镶嵌蛋白oleosin组成的半单位膜组成的表面[2]，TAG充填其中组成球体结构，其中磷脂分子占油体表面的80％，oleosin蛋白占油体表面的20％。油体表面的绝大部分都被油体蛋白覆盖，每个PL分子的2个疏水酰基与其内部疏水的TAG分子相互作用；而PL亲水的头部基团向外朝向胞浆。

油体单层膜结构的镶嵌蛋白主要成分包括：Oleosin、Caleosin、Steroleosin和Sop3，而本研究的主要对象固醇蛋白Steroleosin主要包括了3个结构域：N端亲水区，中心疏水区和C端亲水区，其中中心疏水区结构与Oleosin的中心疏水区非常相似，其伸入TAG内形成发夹结构，顶端则为保守的脯氨酸节[3]。Steroleosin是一种短链型的羟基固醇脱氢酶(HSD)，其主要的生物学功能是参与由固醇调节的信号转导过程，它们可通过结合不同类固醇进而参与到由固醇调控的信号转导途径中去[4-5]。Steroleosin类蛋白几乎存在于所有种类的生物体中，例如动物、真菌、微生物和植物中。前期有关方面的研究表明在芝麻的基因组中与Steroleosin类似的基因一般不会少于2个，同样发现在拟南芥基因组中可能存在8个油体固醇蛋白基因[6]。这很明显得出如下的结论，虽然物种不同，但多数植物种子的油体中的固醇蛋白的同源性相对来说还是比较高的，如拟南芥的油体固醇蛋白AtHSD1与芝麻的Steroleosin-A和Steroleosin-B类似蛋白的同源性分别为60%和41%[7]，而且综合多方面的研究成果不难得出以下预测，即在含有油体的相关物种的种子的成熟或萌发的过程中，Steroleosin-A和Steroleosin-B两基因有极大的可能会参与其植物本身油体固醇信号转导途径的激活，从而也就具备了调控油体形成或动员油体发挥作用等相关的特殊的生物学功能，拿具体的研究来说，比如拟南芥的固醇蛋白HSD1能够利用NADPH作为协同底物进而催化自身的固醇信号转导途径，从而可以调控植物的生长和发育过程，也很有可能会促进或介导油菜素甾醇(Brassinosteroids，BR)效应[8]，可见，HSD1对于促进油菜籽及近源作物的生长和产量提高具有重大的潜力[9]。因此，本研究主要以甘蓝型油菜为对象，利用生物信息学和比较基因组学方法对这甘蓝型油菜及其亲本物种油体固醇蛋白基因进行系统性剖析。

2 材料与方法

2.1 植物材料选取

  在白菜型油菜、芥菜型油菜和甘蓝型油菜三种油用油菜中，甘蓝型油菜(Brassica napus L.)籽粒产量为含油量较高的一种油菜，同时，也是我国重要的油料作物[10]。本研究选择甘蓝型油菜作为目标物种，此外还选取甘蓝型油菜的两个亲本物种(白菜型油菜和甘蓝)作为研究材料。