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《内蒙古大学》 2017年
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兴安落叶松纤维素合酶基因的克隆及特性分析

齐菲  
【摘要】:兴安落叶松(Larix gmelinii)是中国东北地区荒山造林和森林更新的主要树种,因其材质优良,所以也为建筑、木材加工,木纤维工业等提供原料,具有巨大的经济价值。纤维素合酶(Celllμlose Synthase)是纤维素生物合成途径中的一个关键酶,它的表达丰度可以直接影响到纤维素的合成,进而对木材材质实现有效调控。因此研究兴安落叶松CesA基因的表达调控机理和功能特性意义非凡。本研究利用兼并PCR和RACE-PCR技术分离了兴安落叶松纤维素合酶基因(命名为LgCesA3),并对该基因的功能和表达特性进行了分析。LgCesA3基因的cDNA全长为4220bp,其中包含3297bp的开放阅读框(ORF)、531bp的5,-UTR和392bp的3,-UTR,编码1099个氨基酸。LgCesA3基因的DNA全长为7255bp,包含14个外显子和13个内含子。亚细胞定位结果显示LgCesA3::GFP融合蛋白信号在细胞膜周围被检测到,因此推测LgCesA3定位于细胞膜上。为了调查LgCesA3的表达调控机理,利用基因组步移的技术克隆了 1180bp的LgCesA3启动子序列。序列分析显示,该基因的启动子区域包含水杨酸、茉莉酸甲酯等植物激素应答原件,光诱导元件以及干旱、机械压力等非生物胁迫相关的应答元件。实时荧光定量PCR检测结果显示,LgCesA3在兴安落叶松的根、茎、叶中均稳定表达,茎中的表达量要远远高于根和叶。同时LgCesA3基因的表达受外源激素茉莉酸甲酯和水杨酸的诱导,但在15%PEG和GA3处理条件下,该基因表现出先升高后下降的表达趋势。为了深入研究LgCesA3的功能和异源表达特性,构建了 pBI101-LgCesA3双元表达载体,并通过农瘤杆菌介导的花序浸染法获得了转基因拟南芥。RT-PCR和酶活性检测结果证实了 LgCesA3在转基因拟南芥中的稳定表达。超表达LgCesA3基因拟南芥的表型分析结果显示LgCes43基因的过量表.达促进了转基因拟南芥植株中纤维素的积累。以上研究结果表明,可通过对纤维素合成路径中的关键酶CesA进行遗传修饰调控纤维素的生物合成,进而有目的地改良材质。该研究成果亦为深入研究兴安落叶松ZgCesA3基因的表达调控机制以及利用该基因进行木本植物的材质改良奠定了基础。
【学位授予单位】:内蒙古大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:S791.222;Q943.2

【参考文献】
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