β-酮酯酰辅酶A合成酶(β-ketoacyl-CoA synthase,KCS)是负责超长链脂肪酸(very long chain fatty acid,VLCFA)合成的主要酶，具有底物特异性，决定了合成的超长链脂肪酸碳链长度。为了确定水稻基因组中KCS基因数目和分布情况，首先利用生物信息学方法确定水稻基因组中存在22个KCS基因，其中LOC_Os09g19650(OsKCS18)在种子中特异性表达，但该基因在水稻籽粒中VLCFA的合成过程中作用还未明确。基于此，利用CRISPR/Cas9技术创制了该基因三种不同等位变异及对应纯合株系，分别命名为kcs18-1、kcs18-2和kcs18-3。随后以上述3个突变体为主要材料，研究水稻籽粒中KCS18生物学功能，主要研究结果如下: (1)水稻基因组中共鉴定到22个KCS基因，不均等分布在9条染色体上，水稻KCS蛋白被划分为6个亚类，OsKCS基因启动子中富集了许多与植物生长、光照、激素和胁迫反应有关的顺式作用元件。片段重复事件在OsKCS基因家族扩展中起着至关重要作用，并经过了负选择。 (2)采用CRISPR/Cas9基因编辑技术获得了三种纯合突变体kcs18-1、kcs18-2和kcs18-3(日本晴遗传背景)，三种不同等位变异均导致蛋白质翻译提前终止。突变体千粒重显著高于野生型;突变体和野生型籽粒总淀粉含量无差异，突变体籽粒总蛋白含量和可溶性糖含量略高于野生型，突变体籽粒内棕榈酸(palmitic acid,C16∶0)、硬脂酸(stearic acid,C18∶0)、油酸(oleic acid,C18∶1)、花生酸(eicosanoid acid,C20∶0)、花生烯酸(cis-11-eicosenoic acid,C20∶1)等脂肪酸含量显著低于野生型。相较于野生型，突变体易发生穗发芽，突变体内脱落酸(abscisic acid,ABA)含量显著低于野生型。 (3)亚细胞定位结果显示KCS18定位于内质网;异源酵母互补实验发现，在缺陷型酵母菌中异源表达KCS18蛋白可提升C20∶1、芥酸(erucic acid,C22∶1)含量，进而恢复△elo3酵母生长速度。与野生型相比，三种不同突变类型种子内超长链脂肪酸含量显著下降。脂质组结果表明，三个突变体内总脂肪含量显著下降，且膜主要成分磷脂酰胆碱含量(phosphatidylcholine,PC)和磷脂酰乙醇胺含量(phosphatidylethanolamine，PE)显著下降。这些结果表明KCS18基因参与体内VLCFA的延伸，进一步影响水稻籽粒脂质组成。
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