【摘 要】
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肉桂醇脱氢酶（Cinnamoyl alcohol dehydro,CAD）是木质素合成途径中的限速酶。该酶不仅参与植物的形态建成和生长发育,还参与植物抵抗病原菌等其它生物学过程。系统进化分析表明小立碗藓中PpCAD4与Pp CAD1–3的关系较远。前期研究已证实Pp CAD1具有合成木质素的潜力,PpCAD4的基因功能还尚未报道;且在灰霉菌胁迫下,CAD4的表达量增加最为显著。因此,本研究克隆Pp
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肉桂醇脱氢酶（Cinnamoyl alcohol dehydro,CAD）是木质素合成途径中的限速酶。该酶不仅参与植物的形态建成和生长发育,还参与植物抵抗病原菌等其它生物学过程。系统进化分析表明小立碗藓中PpCAD4与Pp CAD1–3的关系较远。前期研究已证实Pp CAD1具有合成木质素的潜力,PpCAD4的基因功能还尚未报道;且在灰霉菌胁迫下,CAD4的表达量增加最为显著。因此,本研究克隆PpCAD4序列,分别在小立碗藓和拟南芥中初步研究其生物学功能,利用酵母杂交技术初步探索PpCAD4基因可能存在的表达调控机制。取得如下成果:1.PpCAD4影响植物的生长发育。PpCAD4基因影响小立碗藓配子体的形成,相比于野生型,Ppcad4-ko配子体的植株叶片更多,推测其可能与小立碗藓传导水分相关。PpCAD4影响拟南芥的生长,过表达PpCAD4的拟南芥相比于野生型主根减短约55%,果荚增长。2.PpCAD4参与小立碗藓逆境胁迫。在灰霉菌侵染早期,过表达PpCAD4减缓了灰霉菌入侵植物的速度,过表达PpCAD4植株出现病症时间晚于野生型和敲除型,且该植株中酚类和黄酮含量均高于野生型。在盐和低温胁迫下,Ppcad4-ko植株更容易死亡;PpCAD4-OE植株则更耐盐和耐低温。因此,PpCAD4基因可能参与植物抵御逆境胁迫。3.PpCAD4基因表达可能存在的调控机制。通过酵母单杂交实验证明了MADS5与PpCAD4启动子在体外可直接结合,推测MADS5可能与PpCAD4启动子结合调控植物的生长发育。酵母双杂交实验筛选到多个与PpCAD4相互作用的蛋白;其中对Pp CAT2、Pp E3与PpCAD4进行点对点验证,发现二者在体外均能与PpCAD4相互结合。推测,PpCAD4可能分别与Pp CAT2和Pp E3相互作用调控植物适应逆境。综上,PpCAD4影响了植物的生长发育,可能是通过MADS5与PpCAD4启动子结合调控植物的生长发育和形态建成;并初步认为PpCAD4参与小立碗藓抵御逆境胁迫的防卫反应。PpCAD4可能分别与Pp CAT2和Pp E3相互作用,增强植物抵抗逆境胁迫的能力。
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