植物学通报2006,23(4):418~430ChineseBulletinofBotany收稿日期:2005-10-31;接受日期:2006-03-17基金项目:国家自然科学基金(30470183)、中国科学院知识创新工程重要方向项目(KSCX2-SW-117)、中国科学院“百人计划”项目、云南省自然科学基金(2003C0068M)和科技部国家科技基础条件平台工作项目(2004DKA30430)*通讯作者Authorforcorrespondence.E-mail:sqsong@xtbg.org.cn.专题介绍.种子的贮油细胞器——油体及其蛋白程红焱1宋松泉2*(1中国科学院植物研究所北京100093)(2中国科学院西双版纳热带植物园勐腊666303)摘要生物柴油作为一种可再生的替代能源,因其良好的环境效应而倍受关注。植物油是生产生物柴油的主要原料。植物油作为最经济、最有利于种子传播和萌发生长的能量和碳源物质,贮存和积累于植物种子的贮油细胞器——油体之中。本文综述了植物种子油体的亚细胞结构、化学组成及其功能、生物合成与降解等的研究进展。关键词种子,生物柴油,油体,油素蛋白,钙结合油素蛋白SeedLipidStorageOrganelles:OilBodysandTheirProteinsHongyanCheng1,SongquanSong2*(1InstituteofBotany,ChineseAcademyofSciences,Beijing100093)(2XishuangbannaTropicalBotanicalGarden,ChineseAcademyofSciences,Mengla666303)AbstractBiodiesel,withthemosthopeasareproduciblesubstituteforfossilenergy,isgettingmoreandmoreglobalattentionbecauseofitsgoodenvironment-protectiveeffects.Plantoil,themainresourcesofbiodiesel,isstoredandaccumulatedinseedoilbodies,whicharetheplantoilstorageorganelles,asthemosteconomicandeffectivefoodreservesforseeddispersal,seedgerminationandseedlinggrowth.Thispaperdiscussestheadvancementsinultrastructure,compositionandfunctions,andbiosynthesisanddegradationofseedoilbodies.Keywordsseed,biodiesel,oilbody,oleosin,caleosin面临石油能源资源的枯竭以及由于开采和利用所造成频繁发生的地质灾害、温室效应等严重的环境问题,世界各国一直在寻求新能源的开发和利用。近年来,生物柴油(biodiesel)作为一种可再生的替代能源,以其良好的环境效应而举世关注。生物柴油不含硫、芳香烃等物质,可有效地减少燃烧后机动车尾气中的CO、SO2以及总颗粒物质等的排放;燃烧后所排放的温室气体CO2能够被植物光合作用循环利用;燃烧性能和热值与目前广泛使用的石化柴油极为接近。目前欧洲各国及美国、日本、泰国等国家已进行生物柴油的规模化生产,开发和使用生物柴油的国家正在迅速增加,生物柴油的发展潜力巨大。生产生物柴油的主要原料是植物油(plantoil),而植物油本身是作为营养贮存物质积累于植物种子中。蛋白质、脂肪和碳水化合物是种子中的主要贮存物质,而脂类是种子中的一种重要的能量贮存形式;与蛋白质和碳水化合物相比还原性更强,所以产能的潜力更高。油料4192006程红焱等:种子的贮油细胞器——油体及其蛋白种子萌发时所需要的碳骨架和能量通常以三酰甘油(triacylglycerol,TAG)的形式贮存。三酰甘油高度疏水且存在于无水环境中;而碳水化合物和蛋白质却是亲水的。相同质量的三酰甘油异化为CO2和H2O所释放的ATP大约是碳水化合物的2倍。因此,种子作为植物繁衍和散布的器官,以脂类作为能量贮存物质比碳水化合物更经济,更有利于种子的散布及其他过程。在自然界中,三酰甘油作为能量和碳源的贮藏形式,主要存在于种子和花粉中;由于其非极性的特性而视为中性脂,不溶于细胞内水相,不会由于大量累积而破坏正常的细胞渗透势;因而,对于花粉和种子这些需要经历脱水的器官,三酰甘油作为其贮藏物质具有重要的生物学意义。在种子发育过程中,脂肪累积于子叶、胚乳或盾片等贮藏组织中(Huang,1996;MurphyandVance,1999),植物油在内质网上合成后被运输到胞内的贮油细胞器——脂肪体(lipidbodies)或者称为油体(oilbodies)中,供种子的萌发和幼苗生长之需(Wanneretal.,1981;Huang,1992)。近年来,关于植物脂类的代谢及其调节已有较多报道(Buchananetal.,2000;TaizandZeiger,2002),有关种子油体的亚细胞结构、化学组成、生物合成与降解的研究对于进一步了解生物柴油的植物贮藏库并提...
