亚麻荠是一种十字花科新型油料作物,具有丰产抗逆的优良栽培特性。亚麻荠籽油富含人体必须的α-亚麻酸(18:selleck NMR3),是一种预防心脑血管疾病的功能性食用油。植物种子中油酸在脂肪酸脱氢酶2(FAD2)作用下脱氢形成亚油酸,进一步经脂肪酸脱氢酶3(FAD3)脱氢形成18:3。油酸也可由脂肪酸延长酶1(FAE1)催化形成对人体不利的超长链脂肪酸,并且还会分流油酸底物。本研究以基因编辑获得的fae1亚麻荠突变体为材料,对18:3含量和含油量等性状进行单株选择筛选。同时,采用基因工程手段对亚麻荠脂肪酸组分进行改良,以期获得超高18:3含量的亚麻荠材料。本研究主要获得以下结果:(1)本试验通过对fae1三重突变体亚麻荠试验材料单株选择、后代株系鉴定的方式,筛选出高18:3和高含油量的株系,兼具优良农艺性状。起始fae1群体的18:3相对含量为45.4%,含油量36.3%,18:3单粒含量为205.6μg,单株产量平均值为2.5 g。第一代田间筛选出100个农艺性状良好的株系,筛选出10个18:3含量和含油量优异的单株。第二代株系种植筛选鉴定,获得的3号、26号、70号3个株系18:3相对含量均在47%以上,f 86-12α-亚麻酸相对含量达到50.6%;f 37-9相对含油量高达48.1%,其单粒18:3含量高达296.8μg;f 82-5单株18:3含量高达1.8 g。这些PF-6463922抑制剂株系的单株平均产量也提高到4.2 g。这些结果表明,采用单株选择育种对于综合筛选高α-亚麻酸优良种质材料是有效的。(2)采用2A肽策略构建的AtFAD2NEW-BnaFAD3联合表达载体,在拟南芥中检验对种子脂肪酸的影响:在拟南芥Col-0和fae1突变体中,T_1代和T_2代阳性种子脂Stress biology肪酸组分变化一致,测定的T_1代18:3相对含量降低。在T_2代中10%株系18:3相对含量分别提升4-12.9%,超过90%株系18:3相对含量降低,推测FAD3发生了共抑制现象。因此在rdr6-11突变体中过表达该载体,T_1代和T_2代18:3相对含量升高1.25倍,表明该载体构建正确,FAD2和FAD3均有效过表达,同时说明Col-0背景和fae1突变体背景下的转基因系中确实发生了共抑制。将AtFAD2NEW-BnaFAD3与ami RDR6双重转化拟南芥fae1突变体,T_2代株系18:3相对含量相比对照组高13%,达到34%。说明ami RDR6能够解除植株的FAD3共抑制,并能进一步提高18:3相对含量。证明了双重转化AtFAD2NEW-BnaFAD3与ami RDR6抑制共抑制结合,可以有效提高18:3相对含量。(3)FISET2和FISET3单独过表达对亚麻荠种子脂肪酸的影响:FISET2转化fae1突变体亚麻荠,T_2代10个株系中40%株系18:3相对含量升高,其中8号株系18:3相对含量相比对照组升高9%,达到50%,并且该株系相对含油量相比对照升高7%。FISET3转化fae1突变体亚麻荠,T_2代18个株系中,5号株系18:3相对含量相比对照升高2.5%,相对含油量相比对照升高23.8%,达到44.5%。这一结果表明,分别过表达FISET2和FISET3可以提高fae1突变体亚麻荠18:3相对含量,可用来创制高α-亚麻酸亚麻荠种质。(4)联合表达AtFAD2NEW、BnaFAD3和FISET2对种子脂肪酸的影响:在拟南芥Col-0和fae1突变体中过表达AtFAD2NEW-BnaFAD3-FISET2,T_1代种子18:3相对含量降低,FAD3发生了共抑制。在rdr6-11突变体中18:3相对含量升幅仅2.6%。该载体在fae1突变体亚麻荠中过表达,18:3相对含量升幅3.3%-8.4%,未能大幅度提高18:3相对含量,并且低于AtFAD2NEW和BnaFAD3的双基因表达,说明FISET2不适宜与FAD2和FAD3联合表达以提高α-亚麻酸。(5)联合表达AtFAD2NEW、BnaFAD3和FISET3对种子脂肪酸的影响:在拟南芥Col-0和fae1突变体中过表达,T_1代18:3相对含量分别升高18%和4-6%,在rdr6-11突变体背景下,T_1代种子中90%株系18:3相对含量升高18.2%。T_2代所有株系18:3相对含量大幅升高,最高升至44.9%,其所对应的18:1和18:2含量下降。表明该载体构建正确,基因能够有效表达。这一结果比FAD2和FAD3串联载体在rdr6-11背景下过表达株系18:3相对含量高0.6%。这些结果表明,FISET3与FAD2和FAD3联合表达可以提高α-亚麻酸。进一步将该串联载体转化至亚麻荠fae1突变体中,结果表明,T_2代阳性株系中18:3相对含量升高2.5%,相对含油量相比对照升高23.8%,达到44.5%。为克服亚麻荠中的共抑制,尝试利用人工mi RNA沉默RDR6(ami RDR6)。利用FISET3与FAD2和FAD3联合载体与ami RDR6双重转化fae1突变体拟南芥,20%T_2代的株系18:3相对含量升高,18号18:3相对含量相比对照组高21%,最高至42%,证明了ami RDR6载体有效性。但由于时间原因未能获得FISET3与FAD2和FAD3联合表达与ami RDR6结合的双重转化亚麻荠fae1突变体的阳性种子。