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Overexpression of phospholipid: diacylglycerol acyltransferase in Brassica napus results in changes in lipid metabolism and oil accumulation.
Biochemical Journal ( IF 4.1 ) Pub Date : 2022-03-31 , DOI: 10.1042/bcj20220003
Stepan Fenyk 1 , Helen K Woodfield 2 , Trevor B Romsdahl 3 , Emma J Wallington 4 , Ruth E Bates 4 , David A Fell 5 , Kent D Chapman 3 , Tony Fawcett 1 , John L Harwood 2
Affiliation  

The regulation of lipid metabolism in oil seeds is still not fully understood and increasing our knowledge in this regard is of great economic, as well as intellectual, importance. Oilseed rape (Brassica napus) is a major global oil crop where increases in triacylglycerol (TAG) accumulation have been achieved by overexpression of relevant biosynthetic enzymes. In this study, we expressed Arabidopsis phospholipid: diacylglycerol acyltransferase (PDAT1), one of the two major TAG-forming plant enzymes in B. napus DH12075 to evaluate its effect on lipid metabolism in developing seeds and to estimate its flux control coefficient. Despite several-fold increase in PDAT activity, seeds of three independently generated PDAT transgenic events showed a small but consistent decrease in seed oil content and had altered fatty acid composition of phosphoglycerides and TAG, towards less unsaturation. Mass spectrometry imaging of seed sections confirmed the shift in lipid compositions and indicated that PDAT overexpression altered the distinct heterogeneous distributions of phosphatidylcholine (PC) molecular species. Similar, but less pronounced, changes in TAG molecular species distributions were observed. Our data indicate that PDAT exerts a small, negative, flux control on TAG biosynthesis and could have under-appreciated effects in fine-tuning of B. napus seed lipid composition in a tissue-specific manner. This has important implications for efforts to increase oil accumulation in similar crops.

中文翻译:

磷脂过表达:油菜中的二酰基甘油酰基转移酶导致脂质代谢和油脂积累的变化。

油籽中脂质代谢的调节仍未完全了解,增加我们在这方面的知识具有重要的经济和智力意义。油菜 (Brassica napus) 是一种主要的全球油料作物,其中通过相关生物合成酶的过度表达实现了三酰基甘油 (TAG) 积累的增加。在这项研究中,我们表达了拟南芥磷脂:二酰基甘油酰基转移酶 (PDAT1),这是欧洲油菜 DH12075 中两种主要的 TAG 形成植物酶之一,以评估其对发育种子中脂质代谢的影响并估计其通量控制系数。尽管 PDAT 活性增加了几倍,三个独立产生的 PDAT 转基因事件的种子显示出种子油含量的小幅但一致的下降,并且磷酸甘油酯和 TAG 的脂肪酸组成发生了改变,不饱和度降低。种子切片的质谱成像证实了脂质成分的变化,并表明 PDAT 过表达改变了磷脂酰胆碱 (PC) 分子种类的明显异质分布。观察到类似但不太明显的 TAG 分子种类分布的变化。我们的数据表明,PDAT 对 TAG 生物合成具有小的负通量控制,并且在以组织特异性方式微调欧洲油菜种子脂质组成方面可能具有被低估的影响。这对于在类似作物中增加石油积累的努力具有重要意义。向不饱和度降低。种子切片的质谱成像证实了脂质成分的变化,并表明 PDAT 过表达改变了磷脂酰胆碱 (PC) 分子种类的明显异质分布。观察到类似但不太明显的 TAG 分子种类分布的变化。我们的数据表明,PDAT 对 TAG 生物合成具有小的负通量控制,并且在以组织特异性方式微调欧洲油菜种子脂质组成方面可能具有被低估的影响。这对于在类似作物中增加石油积累的努力具有重要意义。向不饱和度降低。种子切片的质谱成像证实了脂质成分的变化,并表明 PDAT 过表达改变了磷脂酰胆碱 (PC) 分子种类的明显异质分布。观察到类似但不太明显的 TAG 分子种类分布的变化。我们的数据表明,PDAT 对 TAG 生物合成具有小的负通量控制,并且在以组织特异性方式微调欧洲油菜种子脂质组成方面可能具有被低估的影响。这对于在类似作物中增加石油积累的努力具有重要意义。种子切片的质谱成像证实了脂质成分的变化,并表明 PDAT 过表达改变了磷脂酰胆碱 (PC) 分子种类的明显异质分布。观察到类似但不太明显的 TAG 分子种类分布的变化。我们的数据表明,PDAT 对 TAG 生物合成具有小的负通量控制,并且在以组织特异性方式微调欧洲油菜种子脂质组成方面可能具有被低估的影响。这对于在类似作物中增加石油积累的努力具有重要意义。种子切片的质谱成像证实了脂质成分的变化,并表明 PDAT 过表达改变了磷脂酰胆碱 (PC) 分子种类的明显异质分布。观察到类似但不太明显的 TAG 分子种类分布的变化。我们的数据表明,PDAT 对 TAG 生物合成具有小的负通量控制,并且在以组织特异性方式微调欧洲油菜种子脂质组成方面可能具有被低估的影响。这对于在类似作物中增加石油积累的努力具有重要意义。以组织特异性方式的油菜种子脂质成分。这对于在类似作物中增加石油积累的努力具有重要意义。以组织特异性方式的油菜种子脂质成分。这对于在类似作物中增加石油积累的努力具有重要意义。
更新日期:2022-03-17
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