论文部分内容阅读
木质素作为木材的主要组成成分,通常是由三种单体聚合而成,在其生物合成过程中,共有10个酶家族参与负责将苯丙胺酸转化为单体木质素,其中C3H是在对-香豆酰酿辅酶A(p-coumaroyl CoA)到咖啡酰辅酶A(caffeoyl CoA)的经基化过程和G/S单体形成中的关键控制酶类,探究PagC3H究基因的功能,对于林木选育和材性改良具有重要意义。本文主要通过从84K杨中克隆获得了PagC33基因,并进行了基因组织特异性表达分析和启动子功能探究,从而对基因的表达模式进行了验证,通过过量表达和RNAi抑制表达并遗传转化84K杨对PagC3H3基因进行了生物学功能的初步探究,结果如下:(1)84K杨PagC3H3基因CDS全长为1527 bp,编码一个由508个氨基酸残基组成的蛋白质序列;组织特异性表达分析显示,该基因在84K杨不同组织中表达存在差异,在根、中部茎节和基部茎节等木质化程度高的组织中表达量较高,在其他部位表达量较低;克隆得到了 2035 bp长的PagC3H3启动子序列,瞬时转化拟南芥和遗传转化84K杨,GUS染色结果均显示在木质化程度高的部位着色较深,推测84K杨PaagC3H3启动子调控PagC3HP基因在木质化程度高的组织中强烈表达。(2)对PagC3H3蛋白的亚细胞定位进行了验证,结果显示:PagC3H3-GFP的绿色荧光信号仅在细胞质中显示,由此推测PagC3H3是一个定位于细胞质中的功能蛋白。(3)过表达株系(OE-PagC3H3)具有明显的生长优势,株高明显高于野生型,而RNAi抑制表达株系(RNAi-PagC3H3)生长缓慢,株高低于野生型;过表达株系叶片比同一位置野生型的叶片大,RNAi抑制表达株系则比野生型叶片小,且同一株系第七片叶片均比第六片叶片大。(4)过表达株系木质部层数都要比野生型多,而RNAi抑制表达株系木质部层数则要比野生型少;同一植株由上而下的第八、第九、第十茎段木质部层数都逐渐增加。(5)对不同转基因株系进行木质部木质素、纤维素、半纤维素三种成分含量的测定发现,PagC3H3基因过表达显著提高了木质素含量,抑制表达显著降低了木质素含量,而纤维素和半纤维素的含量变化差异不显著,推测PagC3H3基因在木质素合成中发挥作用。(6)对转基因株系进行抗虫性试验发现,舞毒蛾3龄幼虫在取食时倾向选择木质素含量较少,木质化程度较低的抑制表达株系叶片,而对过表达株系叶片取食较少,进一步证实了PagC3H3基因在植物体内调控木质素的合成中发挥了重要作用。