【摘 要】
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木质素是植物次生细胞壁的主要成分,不仅可以为植物提供机械支持、促进水分运输,还对植物应对生物和非生物胁迫具有重要的影响.阳桃属于重要的经济与观赏树种,由于不耐强风、不耐寒、不耐旱等抗逆性条件的限制,严重约束了其种植范围,而木质素对其抗逆性提升具有非常重要的影响.为探究阳桃木质素生物合成过程,首先采用石蜡切片观察了其显微结构,其次测量小枝发育过程中木质素含量及酶活性的变化,最后利用阳桃基因组及转录组数据,对木质素合成相关结构基因及转录因子进行鉴定及生物信息学分析.结果显示,小枝在生长的过程中苯丙氨酸裂解酶(
【机 构】
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福建农林大学园林学院/兰科植物保护与利用国家林业和草原局重点实验室,福州350002;广西壮族自治区农业科学院园艺研究所,南宁530007
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木质素是植物次生细胞壁的主要成分,不仅可以为植物提供机械支持、促进水分运输,还对植物应对生物和非生物胁迫具有重要的影响.阳桃属于重要的经济与观赏树种,由于不耐强风、不耐寒、不耐旱等抗逆性条件的限制,严重约束了其种植范围,而木质素对其抗逆性提升具有非常重要的影响.为探究阳桃木质素生物合成过程,首先采用石蜡切片观察了其显微结构,其次测量小枝发育过程中木质素含量及酶活性的变化,最后利用阳桃基因组及转录组数据,对木质素合成相关结构基因及转录因子进行鉴定及生物信息学分析.结果显示,小枝在生长的过程中苯丙氨酸裂解酶(PAL,phenylalanine ammonia-lyase)、肉桂醇脱氢酶(CAD,cinnamyl alcohol dehydrogenase)和过氧化物酶(POD,peroxidase)3种酶活性都呈现上升的趋势,小枝逐渐出现木质部细胞,木质素含量不断增加.在阳桃基因组中共找到与木质素相关的41个结构基因、12个AcaMYBs和11个AcaNACs,表达分析显示同一家族中基因的表达模式存在较大的差异性.qRT-PCR的结果发现AcaPAL1、AcaC3H2、AcaC4H2、AcaF5H1和AcaMYB18基因都表现出明显的组织特异性,表明这些基因是木质素合成相关的特异性基因.结构基因与转录因子共表达网络分析发现AcaNAC29、AcaNAC39和AcaMYB47这3个基因是阳桃木质素合成过程中的关键调控基因.本研究为进一步研究转录因子与结构基因的关系及其对木质素生物合成的影响提供了重要的参考价值.
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