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芒草木质素合成途径中关键酶基因的克隆与表达分析

常瑞娜  
【摘要】:木质素作为细胞壁的重要组成部分,在植物的生长发育和抵御病原微生物的侵害方面发挥着重要的作用,但是,由于木质素稳定的苯环和交联结构,却成为生物质能源转化的最大障碍。五节芒(1Miscanthus floridulus)是一种重要的能源植物,在五节芒中研究木质素合成过程中关键酶基因的表达,具有重要的意义,目前这方面的研究还很少。咖啡酰辅酶A-O-甲基转移酶(CCoAOMT,COA)和4-香豆酸辅酶A连接酶(4CL)都是木质素合成过程中的关键酶。本文以五节芒为原材料,克隆得到了CCoAOMT基因全长CDS序列和4CL基因的保守CDS序列片段,分别命名为MfCCoAOMT和Mf4CL并对其编码的氨基酸序列与其它物种的进行了比对分析。为研究这两个基因在五节芒体内不同部位及不同发育时期的表达规律,根据得到的MfCCoAOMT和Mf4CL的CDS序列设计合适的引物,进行实时荧光定量PCR分析。结果表明它们在五节芒不同生长时期(幼苗期,抽穗前,结实期)的不同部位(茎节、成熟叶片、幼穗)都有表达,且与木质素的合成有一定的相关性,表明克隆得到的2个基因参与木质素的合成。用间苯三酚溶液染色五节芒不同生长期(幼苗期、抽穗期、结实期)的第1和第4节茎秆的细胞壁,观察木质素含量的变化,结果表明,每个生长期,第4节茎秆木质素含量均高于同时期的第1节茎秆;且随着五节芒的生长和繁殖,木质素的含量不断增加,从营养期到抽穗期的变化大于从抽穗期至结实期的变化。五节芒MfCCoAOMT和Mf4CL基因的克隆和表达分析将为进一步研究其生物学功能和改造这种能源作物中的木质素含量奠定基础。


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