薏苡delta-12脂肪酸去饱和酶基因 FAD2 的克隆和表达分析

本文克隆了薏苡delta-12脂肪酸去饱和酶基因FAD2（fatty acid desaturase），并对其分子结构特征和功能进行了研究。结果表明，薏苡FAD2基因的cDNA全长序列为936 bp，编码311个氨基酸残基。生物信息学预测结果显示，该基因编码蛋白为碱性亲水不稳定蛋白，分子质量34.87 kDa，含有3个跨膜螺旋结构域，不含信号肽剪切位点，最可能定位在质体膜。与其他植物中的同类蛋白相比，其仅具有一个组氨酸保守位点His Box Ⅲ（HXXHH），由此推测其活性可能会降低。系统发育树分析显示，薏苡FAD2与单子叶植物的亲缘关系较近，尤其是玉米和粳稻，而与双子叶植物的亲缘关系较远，由此推测其与玉米和粳稻中的同类基因可能具有相似功能。此外，基因表达分析结果显示，在高油脂含量薏苡中可以检测到该基因的表达变化，但在低油脂含量薏苡中未检测到该基因的表达。为明确薏苡FAD2的功能，在圆红冬孢酵母中对该基因进行了异源表达，结果显示该基因编码蛋白并未催化C18∶1不饱和脂肪酸形成C18∶2不饱和脂肪酸，由此推测FAD2基因组氨酸保守位点的缺失可能造成其蛋白活性降低甚至失活。本研究为深入了解脂肪酸去饱和酶的分子结构特征提供了一定参考。同时，为阐明薏苡脂肪酸类物质的生物合成途径奠定基础。