茭白是由菰黑粉菌侵染菰植株后,诱导茎部膨大发育形成的肉质茎,膨大发育的茭白植株茎部细胞木质化进程受到显著抑制,茎部木质化程度对茭白品质形成及采后品质保存具有重要调节作用。木质化是由木质素在植物中大量合成进而促使其细胞壁增厚的现象,木质化能够显著影响水果与蔬菜的品质及口感,大多数水果和蔬菜生长发育过程都经历了木质化过程,并在果蔬衰老期间伴随着持续木质化现象。高等植物中木质化调控途径已有大量研究报道,茭白采后品质相关的木质化也有相关报道,但茭白肉质茎形成及发育期间的木质化动态及其分子调节机制尚未开展研究。基于正常茭白植株发育期间膨大肉质茎形态建成前后的木质化变化,本文采用细胞生长及木质化染色观察、茎部木质素总量及单体含量检测等方法,初步阐明了茭白植株茎部木质化动态,结合茭白茎部参与木质化调节的苯丙烷代谢途径重要基因的表达模式分析,深入探讨了茭白肉质茎形成及发育期间的木质化调节模式,并对木质素单体合成基因进行了初步功能分析,为茭白茎部膨大发育相关的茎部木质素合成及调控分子机制提供了技术支持及理论依据。本研究获得的主要结果如下:一、茭白植株膨大发育茎部细胞生长及木质化程度分布显微观察基于组织切片及木质化染色的显微观察,对膨大发育中的正常茭白茎部与同时期的野茭茎部进行了细胞生长及木质化程度的比较分析。正常茭白茎部膨大发育期间,茎部细胞木质化染色的颜色及分布区域明显低于野茭,表明膨大发育中的正常茭白茎部细胞木质化程度显著低于野茭。茎部细胞生长统计观察发现,正常茭白茎部不同节位间细胞的生长也存在显著差异:中间节位单位面积中的维管束数量最多,薄壁细胞平均粒径（最小处测量）最大（32μm）,茎部维管束组织间单位面积的薄壁细胞平均数量最少;上部节位的维管束数量最少,薄壁细胞平均大小最小（17μm）,单位面积的薄壁细胞平均数量最多;下部节位的维管束数量及薄壁细胞大小介于上部和中部节位之间。茭白茎部膨大发育起始于上部节位,维管束组织间的薄壁细胞数量显著增多,并在中部节位通过维管束形成及薄壁细胞伸展生长实现茎部膨大发育。进一步的电镜观察表明:与野茭茎部相比,正常茭白膨大发育期间,茎部细胞壁次生壁加厚受到显著抑制;正常茭白不同节位间细胞壁次生壁厚度存在显著差异,下部节位茎部细胞中细胞壁次生壁厚度显著高于上部节位及中部节位。正常茭白茎部膨大发育期间伴随着茎部细胞木质化程度的显著降低,主要表现在木质化分布及次生壁加厚抑制,并与茎部生长发育时期相关。二、茭白植株茎部细胞木质素总量及单体含量的动态检测基于正常茭白膨大发育期间木质化程度的显著差异,对不同发育时期的正常茭白及野茭茎部进行了木质素总量及单体含量的动态检测。木质素总量检测发现:野茭茎部木质素总量呈现由上到下逐渐增高,在木质化较为成熟的节位中木质素总量略有下降,但差异不显著,其变化与茎部节位生长发育时期相关;正常茭白植株木质化较为成熟的苔管处与野茭茎部相应部位的木质素总量间未见显著变化,但在正常茭白膨大茎部不同节位间木质素总量变化呈现由上到下逐渐降低的现象,与野茭茎部木质素总量变化趋势相反,正常茭白茎部膨大发育期间茎部木质化进程受到显著抑制;上部节位的木质素总量高于其他两个节位,可能与上部节位细胞的大量分裂及细胞密度相关。进一步的木质素单体检测发现:正常茭白膨大茎部中的木质素单体含量均低于野茭茎部,在正常茭白茎部木质化程度较高的下部膨大节位及苔管中S-木质素单体含量均显著低于野茭茎部;正常茭白膨大节位的S-木质素与G-木质素含量均显著低于苔管部位,但在不同膨大发育期间的正常茭白膨大节位间无显著变化,但老茭苔管中的S-木质素含量显著高于正常茭白。茭白植株茎部膨大发育期间的木质化抑制与茎部细胞中木质素总量减少及单体含量变化相关,膨大茎部细胞中的S-木质素单体含量变化可能是其木质化进程调节的重要因素。三、茭白植株茎部发育期间木质素合成途径相关基因的表达模式分析基于茭白基因组及转录组数据,筛选获得木质素合成相关的苯丙烷代谢途径关键基因,并对其在茭白茎部发育期间的表达变化进行分析。5个与木质素总量合成调节相关的Zl-4CL基因在上部节位的表达变化发现:野茭中Zl-4CL1表达量最高,与野茭茎部相比,Zl-4CL1在正常茭白茎部膨大发育期间表达量显著下调,类似的现象也出现在Zl-4CL3和Zl-4CL5中,3个基因表达量均在茎部膨大起始的8叶期显著降低;正常茭白植株8叶期及膨大初期茎部的Zl-CAD基因表达量均显著低于野茭。由此可见,茭白茎部膨大发育期间的木质化进程调节与木质素总量合成相关基因的下调表达密切相关。对上部节位的S-木质素单体合成相关基因Zl-F5H及Zl-COMT的分析发现:与野茭茎部相比,正常茭白茎部起始膨大发育后（8叶期与膨大初期）的4个Zl-F5H基因表达量均显著下调,但在正常茭白茎部膨大前后的发育期间表达变化不显著;正常茭白茎部起始膨大发育（8叶期）时的Zl-COMT表达量显著降低,但在茎部膨大发育初期表达量显著升高。茭白茎部膨大发育期间的木质化抑制与S-木质素单体的合成密切相关,调控时期可能主要发生在茎部膨大起始阶段。四、茭白Zl-F5H4基因全长克隆及亚细胞定位分析基于基因组及转录组数据,结合茭白茎部膨大发育期间的基因表达模式分析,克隆获得茭白Zl-F5H4基因序列,其DNA全长序列为1326 bp,c DNA全长1245bp,编码415个氨基酸,有1个内含子;序列分析表明Zl-F5H4含有细胞色素P450（Cytochrome P450,CYP）保守结构域,蛋白理论分子量为47.05 k Da,等电点为6.08,组成成分的主要氨基酸为Ala、Arg、Asp、Leu、Glu,其中负电荷残基（Asp+Glu）总数为60,正电荷残基（Arg+Lys）总数为53,分子式为C2088H3315N587O630S24。Zl-F5H4没有信号肽及跨膜区结构,预测其亚细胞定位在内质网;进化树分析发现,Zl-F5H4与粳稻中的同源基因可聚为一类,可能菰属与稻属间较近的亲缘关系。构建pFGC-Egfp-Zl-F5H4过表达遗传转化载体,采用农杆菌介导方法,在烟草叶片中进行瞬时表达分析,激光共聚焦显微镜观察发现:Zl-F5H4基因定位于烟草叶肉细胞的内质网中,与其他植物中的相关研究报道一致。此外,采用荧光定量PCR方法对瞬时表达烟草叶片中的Zl-F5H4基因进行了表达量分析,发现过表达烟草叶片中的Zl-F5H4基因表达量显著高于空载及对照,初步验证了Zl-F5H4过表达遗传转化载体构建的正确性,目前已采用苗端转化法开展茭白植株的遗传转化分析。