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环化酶是一种催化核苷三磷酸生成环核苷酸的酶,广泛存在于动物、植物、微生物。环化酶编码基因呈现基因家族特征,在植物中存在多种类型,参与植物的多种生物学功能。研究报道,水稻的一类环化酶通过控制活性氧水平参与逆境胁迫。番茄红素ε-环化酶基因过量表达与光合作用有关,番茄红素β-环化酶基因参与小麦β-胡萝卜素生物合成。丙二烯环化酶基因参与作物的耐盐性,过量表达该基因增加水稻在高盐度环境下生物量,这种功能在小麦中也有类似报道。然而,环化酶基因在树木中的研究信息或功能,却报道甚少。在前期研究中我们分离一个杨树环化酶基因Potri.006G237100,它可能参与木材形成。为了鉴定该基因的功能,取得的主要研究结果如下：毛果杨环化酶基因Potri.006G237100编码区全长CDS序列含507个核苷酸,编码169个氨基酸。同源性检索显示,拟南芥、大豆及葡萄等不同植物物种均存在其同源基因。序列对比显示,该基因编码蛋白的氨基酸在不同的植物物种中存在较高的保守性。半定量RT-PCR分析结果显示,毛果杨环化酶基因Potri.006G237100在木质部、叶柄、根组织中高丰度表达,且其转录水平与茎木质化程度同步。构建Potri.006G237100-GFP融合的植物载体,在拟南芥中过量表达Potri.006G237100-GFP,用激光共聚焦显微镜检测转基因拟南芥根中GFP荧光信号,结果显示信号集中细胞质内,在周质区域也有少量信号分布,表明Potri.006G237100蛋白可能定位在细胞质。通过转化拟南芥获得Potri.006G237100过量表达遗传材料,组织解剖学结合化学染色分析显示,与野生型相比过表达Potri.006G237100基因拟南芥材料出现木质部细胞不规整、束间细胞壁增厚；过表达Potri.006G237100基因拟南芥材料的根长与野生型拟南芥根长相比变长。这些结果表明环化酶基因Potri.006G237100可能参与杨树木材(次生细胞壁)形成。