大豆是世界上重要的油料作物之一。大豆油脂主要由五种脂肪酸组成,其中油酸、亚油酸和亚麻酸是大豆油中主要的不饱和脂肪酸,它们在预防和治疗包括某些癌症和心脏病上有一定的作用。不饱和脂肪酸的含量直接关系着大豆油品质的好坏。随着人们生活水平的不断提高,人们需要消费更多更优质的大豆油。另外大豆油作为能源物质,可用于工业生产中。因此培育高油及高不饱和脂肪酸的大豆品种是我们的一个重要的育种目标。先天性脂质营养不良蛋白Berardinelli-Seip congenital lipodystrophy2(SEIPIN),在人、酵母细胞和拟南芥等生物脂滴的发生中起重要作用。然而,目前在大豆中还没有研究SEIPIN家族基因的功能。本研究克隆了4个大豆SEIPIN家族基因,通过转基因技术将该家族的GmSEIPIN1A、GmSEIPIN2A和GmSEIPIN2B基因转化到酵母、拟南芥和大豆发状根中,验证了SEIPIN家族基因的功能。为后续利用基因工程等方法提高大豆的含油量,创制新的高油大豆品种提供有效的基因资源。本研究得到的主要结果如下:1.本研究依据4个大豆SEIPIN家族蛋白与拟南芥At-SEIPIN1和At-SEIPIN2蛋白氨基酸序列的相似程度,将大豆SEIPIN基因家族分为两个亚家族。同时根据系统进化树分析结果显示大豆和其他豆科植物的SEIPIN蛋白分为2个亚家族区别于拟南芥的3个亚家族。在拟南芥中有一个SEIPIN1蛋白,在其他豆科植物中包括苜蓿、鹰嘴豆和花生中也只存在1个SEIPIN1蛋白。而在野生大豆和栽培大豆中演变为了2个。在拟南芥中存在1个SEIPIN2基因,而豆科植物中均存在两个SEIPIN2蛋白。2.荧光实时定量PCR结果显示,在大豆的幼胚中SEIPIN基因家族的3个基因均有很高的表达量,而在根茎叶中基本不表达。跨膜结构预测结果显示GmSEIPIN1A蛋白具有两个跨膜结构域,具备SEIPIN蛋白典型的特征。而GmSEIPIN2A和GmSEIPIN2B蛋白具有3个跨膜结构域。GmSEIPIN1A、GmSEIPIN2A和GmSEIPIN2B的亚细胞定位结果显示,三个蛋白均定位于内质网上。3.本研究对大豆基因GmSEIPIN1A、GmSEIPIN2A和GmSEIPIN2B的功能进行了鉴定。通过酵母SEIPIN缺失突变体的修复试验,我们发现GmSEIPIN1A、GmSEIPIN2A和GmSEIPIN2B对油体lipid droplet(LD)的大小有不同程度的影响。其中GmSEIPIN1A和GmSEIPIN2B显著增加了油体的大小,利用高效气相技术对转GmSEIPIN1A、GmSEIPIN2A和GmSEIPIN2B基因的酵母突变体的油分测定结果显示,3个基因均能提高酵母的油分含量,同时增加不饱和脂肪酸的比例。为了验证GmSEIPIN1A、GmSEIPIN2A和GmSEIPIN2B基因在种子油生产中的功能,我们获得了3个基因的过表达拟南芥。与野生型拟南芥种子相比,过表达拟南芥种子的含油量显著增加。另外对应拟南芥干种子的千粒重也明显增加,最高分别增加了45.82%、23%和27.97%。为了验证GmSEIPIN2B在大豆中的功能。我们利用大豆发状根系统过表达了GmSEIPIN2B基因。结果显示转基因大豆毛根中的油分含量比对照显著提高了1.08倍。总之,我们的研究结果表明,大豆GmSEIPIN1A、GmSEIPIN2A和GmSEIPIN2B基因调节了油体的合成,增加了油分的含量。