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苎麻[Boehmeria nivea (Linn.) Gaud.]属荨麻科苎麻属草本植物,其纤维是重要的纺织原料。近年来其木质纤维被用于生物燃料乙醇发酵,是我国具有较大经济利用价值的纤维植物。但由于纤维木质素的存在,从根源上限制了苎麻纤维素的最大利用率,因此,研究其木质素合成、组成和代谢的分子生物学规律,对指导低木质素含量苎麻的选育和对其代谢调控进行人工干预具有重要的应用价值。肉桂醇脱氢酶(CAD)、阿魏酸-5-羟化酶(F5H)、咖啡酸5-羟化基阿魏酸-O-甲基转移酶(cinnamate-O-methyltrasferase, COMT)及咖啡酰辅酶A-O-甲基转移酶(caffeovl-CoA O-methyltransferase, CCoAOMT)是植物木质素合成过程的关键酶。本研究以苎麻栽培种湘苎3号为材料,利用先期完成的苎麻转录组分析获得的序列信息设计特异性引物,通过PCR和RACE技术克隆了苎麻CAD基因全长cDNA分子和F5H基因编码区cDNA分子。同时利用几个关键酶基因cDNA分子序列设计特异性引物后,对湘苎1号,湘苎3号,湘潭大叶白,城步青麻等4个具代表性苎麻品种的木质素合成关键酶基因CAD、F5H、COMT、CCoAOMT在韧皮部和木质部的表达进行了定量分析。结合对这四个品种的茎部分时期切片,以木质素特异显色的间苯三酚染色,观察其木质素分布及含量,与上述基因表达量关联分析,探讨了苎麻木质素合成途径中四个关键酶对苎麻木质素的影响。取得了如下研究结果：1.克隆了苎麻木质素合成关键酶基因CAD cDNA全长序列和F5H cDNA的编码序列,BnCAD已登录到GenBank,登录号为KF758396,经生物信息学推导,能编码359个氨基酸,推导为苎麻肉桂醇脱氢酶(BnCAD)。该推导蛋白质,经NCBI blast比对分析,与已报道的几种植物木质素合成酶CAD有高同源性,其中与蒺藜苜蓿的同源性达97%。2.木质素合成中的关键酶BnCAD、BnF5H、BnCOMT和BnCCoAOMT基因在四个具有代表性的苎麻(湘苎1号、湘苎3号、湘潭大叶白及城步青麻)韧皮部和木质部中定量表达结果显示：BnCAD基因在湘苎1号和湘苎3号的韧皮部表达水平明显高于其在木质部的表达水平,而在城步青麻木质部的表达水平高于在韧皮部的表达,该基因在湘潭大叶白的韧皮部和木质部表达量很接近。而BnF5H、BnCOMT、 BnCCoAOMT三个基因主要是在木质部表达,且品种间表达量差异较大。3.对四种苎麻茎横切片的木质素间苯三酚特异性染色分析,直观表明品种间木质素染色度(木质素含量)与CAD基因在其韧皮部的表达量成正相关,证明CAD基因在苎麻木质素合成中具有重要作用。