紫花苜蓿(Medicago stativa L.)为豆科苜蓿属的多年生草本植物,有“牧草之王”的美称,在我国畜牧业中具有十分重要的地位。但其动物的可消化率较低,这直接影响了紫花苜蓿的经济价值。因此,如何提高家畜对紫花苜蓿的消化率,增强其市场竞争力,成为紫花苜蓿遗传育种的重要目标之一。木质素是组成植物细胞壁的重要化学成分,位于纤维素和半纤维素之间,能够增强植物体的机械强度,增强植物的抗压性和支撑力、利于输导组织水分运输、抵御病虫害的侵袭等,对植物的正常生长具有重要的作用。但是木质素不能被家畜所利用,并且妨碍纤维素、半纤维素的消化、吸收。已有研究表明,紫花苜蓿的消化率与其木质素含量有关,成反比。因此,利用基因工程技术对木质素的生物合成进行调控,降低紫花苜蓿的木质素含量,是提高其消化率,改变其营养特征的可行途径之一。4-香豆酸辅酶A连接酶(4CL)是木质素生物合成途径中的关键酶之一,主要催化羟基苯乙酸到相应硫酯的转化,可以利用不同的底物来调节木质素的合成。研究表明,通过基因工程手段获得的,抑制4CL活性的转基因拟南芥、慈竹、杨树等的木质素含量都有不同程度的降低。本研究利用基因工程技术对紫花苜蓿的木质素生物合成途径进行调控,取得如下研究进展:1)在农杆菌介导遗传转化的一般程序的基础上,对遗传转化的条件进行了优化,确定了最佳叶龄为10 d,最佳预培养时间为3 d,最佳浸染时间为20 min,最佳共培养时间为3 d,最佳筛选浓度为Kan 50mg/L,最佳抑菌浓度为Cef400mg/L。2)将4CL反义基因,通过农杆菌介导法进行转化,经PCR检测、目的片段测序,证明获得了7株T0代阳性转基因植株。将T0代植株移栽到室外,成活后常规管理,获得T0代转基因植株种子,将种子种下得到T1代植株。对T1代植株进行PCR检测、RT-PCR检测及目的片段测序,结果表明,该反义基因能够稳定遗传。3)对转基因植株进行生理生化指标检测,结果表明,T0代和T1代植株的木质素含量分别下降了45.77%和31.97%,且株高、株重与野生型差异不大,越冬后能正常恢复生长。需要指出的是,在室外环境下,一年生的转基因植株出现了异于野生型植株的生长状态,如叶片表面出现黑斑、开花结实率低等,这可能与木质素含量下降有关,但是,在这种情况会在第二年恢复生长后得到明显改善。