Summary Accumulation of triacylglycerols (TAGs) is crucial during various stages of plant development. In Arabidopsis, two enzymes share overlapping functions to produce TAGs, namely acyl‐CoA:diacylglycerol acyltransferase 1 (DGAT1) and phospholipid:diacylglycerol acyltransferase 1 (PDAT1). Loss of function of both genes in a dgat1‐1/pdat1‐2 double mutant is gametophyte lethal. However, the key regulatory elements controlling tissue‐specific expression of either gene has not yet been identified. We transformed a dgat1‐1/dgat1‐1//PDAT1/pdat1‐2 parent with transgenic constructs containing the Arabidopsis DGAT1 promoter fused to the AtDGAT1 open reading frame either with or without the first intron. Triple homozygous plants were obtained, however, in the absence of the DGAT1 first intron anthers fail to fill with pollen, seed yield is c. 10% of wild‐type, seed oil content remains reduced (similar to dgat1‐1/dgat1‐1), and non‐Mendelian segregation of the PDAT1/pdat1‐2 locus occurs. Whereas plants expressing the AtDGAT1pro:AtDGAT1 transgene containing the first intron mostly recover phenotypes to wild‐type. This study establishes that a combination of the promoter and first intron of AtDGAT1 provides the proper context for temporal and tissue‐specific expression of AtDGAT1 in pollen. Furthermore, we discuss possible mechanisms of intron mediated regulation and how regulatory elements can be used as genetic tools to functionally replace TAG biosynthetic enzymes in Arabidopsis.

中文翻译：

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拟南芥 DIACYLGLYCEROL ACYLTRANSFERASE 1 的第一个内含子和启动子对花粉和胚胎脂质积累产生协同作用


总结 三酰基甘油 （TAG） 的积累在植物发育的各个阶段至关重要。在拟南芥中，两种酶共享产生 TAG 的重叠功能，即酰基辅酶 A：甘油二酰基转移酶 1 （DGAT1） 和磷脂：甘油二酰基酰基转移酶 1 （PDAT1）。在 dgat1-1/pdat1-2 双突变体中，两个基因的功能丧失是配子体致命的。然而，控制任一基因的组织特异性表达的关键调节元件尚未确定。我们转化了 dgat1-1/dgat1-1//PDAT1/pdat1-2 亲本，其转基因构建体含有拟南芥 DGAT1 启动子与 AtDGAT1 开放阅读框融合，有或没有第一个内含子。获得了三重纯合植物，然而，在没有 DGAT1 的情况下，第一个内含子花药无法充满花粉，种子产量约为野生型的 10%，种子油含量仍然降低（类似于 dgat1-1/dgat1-1），并且发生了 PDAT1/pdat1-2 基因座的非孟德尔分离。而表达 AtDGAT1pro：AtDGAT1 转基因的植物包含第一个内含子，大多数将表型恢复到野生型。本研究确定 AtDGAT1 的启动子和第一个内含子的组合为 AtDGAT1 在花粉中的时间和组织特异性表达提供了适当的背景。此外，我们讨论了内含子介导的调节的可能机制，以及如何将调节元件用作遗传工具，在功能上替代拟南芥中的 TAG 生物合成酶。